ローカルLLMのモデル保存先を選ぶ｜内蔵NVMe増設と外付けSSDの違い

ローカルLLMを動かし始めると、最初に驚くのがモデルファイルの容量です。試しにいくつかダウンロードしただけで、内蔵ストレージの空き容量があっという間に減っていきます。GPU(VRAM)の選び方は別記事で扱っているので、この記事では「どこに、どうモデルファイルを保存するか」に絞って整理します。内蔵M.2 NVMeを増設するか、外付けポータブルSSDを使うか。読み込み速度や容量計画、外付け運用の注意点まで、実務で判断に迷いやすいポイントをまとめました。

モデルファイルはどれくらいのサイズになるか#

ローカルLLMのモデルファイルは、パラメータ数(モデルの規模)と量子化の有無・強さで大きく変わります。量子化は重みの精度を落としてファイルサイズを圧縮する手法で、4bit量子化(Q4_K_M等)を使うと元のサイズのおよそ4分の1程度まで小さくできます。詳しい仕組みは別記事で扱っているので、ここではサイズ感だけ押さえます。

目安として、Ollamaの配布サイト(Ollama Library)に掲載されているLlama3.1の例では、8Bモデルの標準タグが4.9GB、70Bモデルが43GB、405Bモデルが243GBとなっています(量子化レベルやタグによって数値は変動します)。1本だけなら数GB〜数十GBで収まりますが、実務では「精度と速度のバランスを見るために量子化違いを何本か並べる」「用途別に複数のモデルを使い分ける」といった運用になりがちです。そうなると合計は数百GB、場合によってはTB級に達します。

内蔵ストレージが圧迫される問題#

多くのPCは、OS・アプリ・作業データと同じ内蔵ドライブにモデルファイルを置くことになります。ノートPCやコンパクトなデスクトップでは内蔵ストレージが512GB〜1TB程度のことも多く、モデルを2〜3本試しただけで空き容量を圧迫してしまう場面は珍しくありません。

ここでの選択肢は、大きく2つに分かれます。

デスクトップでM.2スロットに余裕があるなら増設が素直な選択です。ノートPCや、内蔵ストレージを分解したくない場合は外付けが現実的な選択肢になります。

読み込み速度の観点(PCIe世代とUSBインターフェース)#

モデルの推論速度そのものはGPU(VRAM)の性能で決まりますが、モデルをディスクからメモリに読み込む「ロード時間」は、ストレージのシーケンシャルリード速度に左右されます。数GB〜数十GBのファイルを読み込むため、ここが遅いとモデルを切り替えるたびに待ち時間が発生します。

内蔵NVMeの場合、上限を決めるのはPCIeの世代です。Wikipedia日本語版のPCI Express項に掲載されているリンク幅ごとの転送帯域(x4レーン、片方向)によると、目安はおよそ次の通りです。

世代が1つ上がるごとに帯域はおよそ倍になります。実際のSSDのシーケンシャルリード性能も、この帯域に頭打ちになる形で公表されており、Gen4対応SSDで公称7,000MB/s台、Gen5対応SSDで公称1万MB/s超という製品が現れているのは、この帯域の違いによるものです。マザーボード側のM.2スロットが対応する世代によっても上限が決まるため、増設時はスロットの対応世代を確認してください。

外付けSSDの場合は、SSD自体の性能に加えて、USBインターフェースの帯域が上限になります。Wikipedia日本語版のUSB項によると、規格ごとの理論転送速度は次の通りです。

注意したいのは、「USB4」という規格名自体が保証しているのは20Gbpsまでで、40Gbpsは上位のオプション扱いという点です。USB-IFの仕様上、USB4対応をうたう製品はすべて最低20Gbpsをサポートしますが、40Gbpsに対応するのはその中でも上位の製品に限られ、パッケージ等では「USB4 40Gbps」のように明示されます。単に「USB4対応」とだけ書かれた製品を40Gbps品と早合点しないよう注意してください。なお、Thunderbolt3/4はUSB4のベースになった規格で、こちらは40Gbpsクラスの帯域を標準でサポートします。どれだけ高速なSSDを外付けケースに入れても、接続しているUSBポート・ケーブル・SSD側コントローラのいずれかが対応する規格の中で最も遅いものが実効速度の上限になります。PCのUSBポートがUSB 3.2 Gen2までしか対応していない場合、SSD自体がUSB4対応でも速度はGen2の上限に抑えられる点に注意してください。

容量計画の考え方#

容量は「今持っているモデルの合計」ではなく「今後どれだけ試す予定か」で決めるのが失敗しにくい考え方です。あくまで一般的な目安ですが、次のように整理できます。

複数のモデルを試す運用では、「使わなくなったモデルを消す」前提で小さめの容量にすると、結局こまめな削除と再ダウンロードの手間が発生します。モデルの再ダウンロードには通信量と時間がかかるため、頻繁に切り替えて使うなら、想定より一段階大きい容量を確保しておくほうが運用の手間は減ります。

外付け運用時の注意#

外付けSSDでモデルファイルを扱う場合、内蔵にはない注意点がいくつかあります。

小型のポータブルSSDは長時間の連続読み込みで発熱し、速度が一時的に落ちる(サーマルスロットリング)ことがあります。モデルの読み込みは短時間で完了することが多いため実用上大きな問題になりにくい場面もありますが、大きなモデルを何度も切り替える運用では放熱性能も比較材料に入れておくと安心です。また、WindowsとmacOSの両方で使う予定がある場合は、両OSで読み書きできるexFAT形式でフォーマットしておくと運用がスムーズです。モデルファイル自体は配布元から再取得できますが、通信量や時間がかかるため、複数台で運用する場合はバックアップの手間も含めて検討してください。

実在製品で見る内蔵・外付けの選択肢#

Samsung SSD 990 PRO 2TB(内蔵NVMe SSD・PCIe Gen4)

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PCIe Gen4 x4対応で、公式データシートではシーケンシャルリード最大7,450MB/sを公称する内蔵NVMe SSDです。M.2スロットに空きがあり、読み込み速度を優先してモデルを増設したい場合の候補になります。マザーボードのM.2スロットがPCIe Gen4に対応しているか、購入前に確認してください。

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※価格・在庫は変動します。最新の情報は各販売サイトでご確認ください。

Crucial T500 4TB(内蔵NVMe SSD・PCIe Gen4・CT4000T500SSD3)

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PCIe Gen4 x4対応、公式仕様でシーケンシャルリード最大7,000MB/sの内蔵NVMe SSDです。4TBクラスの大容量モデルなので、量子化違いや複数の大型モデルを並行して保持したい検証環境向けの候補になります。

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※価格・在庫は変動します。最新の情報は各販売サイトでご確認ください。

Samsung Portable SSD T9 2TB(外付けポータブルSSD・USB 3.2 Gen2x2)

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USB 3.2 Gen2x2(20Gbps)対応で、公式仕様ではシーケンシャルリード最大2,000MB/sを公称する外付けポータブルSSDです。ノートPCなど内蔵の増設ができない環境で、モデルファイル置き場を外付けにしたい場合の候補になります。実効速度はPC側のUSBポートの対応規格にも左右される点は前述の通りです。

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※価格・在庫は変動します。最新の情報は各販売サイトでご確認ください。

よくある質問#

まとめ#

モデルファイルの保存先は、GPUやVRAMほど注目されませんが、複数モデルを試しながら使うローカルLLM運用では地味に効いてくる部分です。まず自分のPCのM.2スロットの空きとUSBポートの対応規格を確認し、そのうえで内蔵増設か外付けかを選ぶ。容量は「今の使用量」ではなく「増える前提」で一段階余裕を持たせる。この順番で考えれば、あとから容量不足や速度不足に悩まされる場面を減らせます。

本文中のPCIe・USBの転送帯域は規格上の理論値・目安であり、実効速度は製品・接続環境によって変動します。モデルファイルのサイズはOllama Library掲載時点の一例で、配布元やタグ(量子化レベル)により変わります。製品の価格・型番・在庫は時期により変動するため、購入判断は各販売ページと公式情報で最新を確認してください。