얼마나 많은 VRAM이 필요할까? 먼저 계산, 그다음 카드.
70B 파라미터 모델은 BF16으로 서빙하려면 약 145GB, FP8에서는 75GB, INT4에서는 40GB의 VRAM이 필요하며, GPU Rent Hub는 각 경우에 맞는 전용 카드를 임대합니다. INT4의 경우 48GB A40에서 월 $240, FP8은 80GB H100 PCIe에서 $1,490, BF16은 192GB MI300X에서 $1,590이며, 신원 확인 없이 Bitcoin, Ethereum, USDT, USDC, Monero, Solana 또는 Litecoin으로 결제할 수 있습니다. 아래 모든 숫자는 다시 계산할 수 있는 산수입니다. 어느 것도 벤치마크가 아닙니다. 출처를 밝힐 수 없는 수치는 인용하지 않기 때문입니다.
모델에 필요한 VRAM을 어떻게 계산하나요?
세 가지 항목입니다. 가중치, KV 캐시, 런타임 오버헤드. 그중 두 가지는 정확히 계산할 수 있습니다.
크기 계산 블록
필요한 VRAM = (파라미터 × 파라미터당 바이트) + KV 캐시 + 약 2GB 런타임 오버헤드. 파라미터당 바이트는 FP32에서 4, BF16 또는 FP16에서 2, FP8에서 1, INT4에서 0.5입니다. KV 캐시는 2 × 레이어 수 × KV 헤드 수 × 헤드 차원 × 원소당 바이트 × 컨텍스트 길이 × 배치 크기이며, 앞의 2는 키와 값을 포함하기 때문입니다. 런타임 오버헤드는 CUDA 컨텍스트, 프레임워크, 할당자 단편화이며, 단일 프로세스에는 2GB를 안전하게 잡는 것이 좋습니다.
한 번 계산하면: FP8 70B 모델, 8,192 토큰, 배치 1에서 가중치 70GB, KV 캐시 2.7GB, 오버헤드 2GB로 총 75GB이며, 이는 80GB 카드 한 장에 여유 5GB로 들어갑니다.
마지막 기가바이트를 두고 논쟁하기 전에 정해야 할 두 가지 관례.
십억 단위 파라미터에 파라미터당 바이트를 곱하면 기가바이트가 바로 나옵니다. 이때 기가바이트는 109바이트인 십진 관례를 따릅니다. 카드 용량도 같은 방식으로 표기됩니다. 대신 기비바이트로 보고하는 도구를 쓰면 여기 모든 수치가 약 7% 줄어듭니다. 그래서 마지막 기가바이트까지 계획하기보다 여유를 두는 이유입니다.
활성 파라미터가 아니라 상주 파라미터 기준으로 크기를 잡으세요. Mixture-of-Experts 모델은 모든 expert를 VRAM에 유지하고 토큰당 두 개를 실행합니다. 메모리는 전체, 속도는 일부입니다.
7B, 13B, 34B, 70B, 405B 모델을 실행하려면 VRAM이 얼마나 필요할까?
가중치에 8,192 토큰, 배치 1 기준 KV 캐시를 더하고 2GB를 더한 값입니다. 컨텍스트를 바꾸면 KV 열이 바뀌고 가중치는 바뀌지 않습니다.
| 모델 | 8k, 배치 1에서 KV | BF16 합계 | FP8 합계 | INT4 합계 |
|---|---|---|---|---|
| 7B32 레이어, GQA, KV 헤드 8 | 1.1 GB | 17 GB | 10 GB | 7 GB |
| 13B40 레이어, MHA, GQA 없음 | 6.7 GB | 35 GB | 22 GB | 15 GB |
| 34B60 레이어, GQA, KV 헤드 8 | 2.0 GB | 72 GB | 38 GB | 21 GB |
| 70B80 레이어, GQA, KV 헤드 8 | 2.7 GB | 145 GB | 75 GB | 40 GB |
| 405B126 레이어, GQA, KV 헤드 8 | 4.2 GB | 816 GB | 411 GB | 209 GB |
13B 행이 흥미롭습니다. 아래 70B보다 KV 캐시가 더 큽니다. 이 모델은 키와 값 헤드가 40개인 멀티헤드 어텐션을 사용하는데, 이후 모델은 그룹 쿼리 어텐션과 8개를 사용합니다. 이 변화로 캐시가 5분의 1에서 8분의 1로 줄었고, 그래서 긴 컨텍스트 서빙이 저렴해졌습니다. 2024년 이전 모델의 크기를 잡을 때는 파라미터 수보다 어텐션 방식을 먼저 확인하세요.
배치 크기는 KV 캐시만 곱합니다. 70B를 배치 32로 돌리면 동일한 70GB 가중치에 캐시 85GB가 추가되어, 엔드포인트는 한 번에 요청 하나를 처리할 때보다 훨씬 많은 메모리가 필요합니다. 서비스 크기 산정은 LLM 추론용 GPU 페이지에 있습니다.
긴 컨텍스트에서 KV 캐시는 VRAM을 얼마나 사용하나요?
토큰에 선형, 배치에 선형입니다. 128k에서는 캐시가 가중치보다 더 클 수 있습니다.
| 모델 형태 | 토큰당 KV | 8k | 32k | 128k |
|---|---|---|---|---|
| 7B, 32 레이어, GQAKV 폭 1,024 | 0.13 MB | 1.1 GB | 4.3 GB | 17.2 GB |
| 13B, 40 레이어, MHAKV 폭 5,120 | 0.82 MB | 6.7 GB | 26.8 GB | 107.4 GB |
| 34B, 60 레이어, GQAKV 폭 1,024 | 0.25 MB | 2.0 GB | 8.1 GB | 32.2 GB |
| 70B, 80 레이어, GQAKV 폭 1,024 | 0.33 MB | 2.7 GB | 10.7 GB | 42.9 GB |
| 405B, 126 레이어, GQAKV 폭 1,024 | 0.52 MB | 4.2 GB | 16.9 GB | 67.6 GB |
이것이 문제가 되는 지점.
FP8 70B는 8k에서 80GB 카드에 여유 5GB로 들어갑니다. 32k로 늘리면 캐시만 10.7GB가 되어 더 이상 맞지 않습니다. 그래서 141GB H200 SXM과 192GB MI300X가 제품으로 존재하는 것입니다. H100 SXM보다 더 많은 컨텍스트를 담으며, 더 빠르다는 것과는 다른 이야기입니다.
모델을 파인튜닝하려면 VRAM이 얼마나 필요할까?
전체 파인튜닝은 파라미터당 약 16바이트가 듭니다. LoRA는 2, QLoRA는 0.5입니다. 이 세 숫자의 차이가 결정의 전부입니다.
Adam을 사용한 전체 파인튜닝은 파라미터당 다섯 가지를 보관합니다. BF16 가중치(2바이트), BF16 그래디언트(2), FP32 마스터 사본(4), Adam 1차 및 2차 모멘트(각 4). 활성화 이전에 파라미터당 16바이트입니다. LoRA는 기본 모델을 동결하므로 동결된 모델에 파라미터당 2바이트, 어댑터에만 최적화 상태를 지불하며 일반적으로 파라미터의 0.5%입니다. QLoRA는 동결된 기본 모델을 4비트로 양자화하므로 파라미터당 0.5바이트가 들고 어댑터는 동일합니다.
| 모델 | 전체 FT, 가중치 + Adam | 전체 FT, 활성화 포함 | LoRA | QLoRA |
|---|---|---|---|---|
| 7B | 112 GB | 129 GB | 21 GB | 10 GB |
| 13B | 208 GB | 239 GB | 33 GB | 14 GB |
| 34B | 544 GB | 626 GB | 79 GB | 28 GB |
| 70B | 1,120 GB | 1,288 GB | 156 GB | 51 GB |
| 405B | 6,480 GB | 7,452 GB | 856 GB | 249 GB |
전체 파인튜닝 열은 모든 것을 GPU에 상주시킨 단순 계산 수치입니다. 최적화 상태를 호스트 메모리로 오프로드하는 ZeRO stage 3는 GPU 측 요구량을 크게 줄이며, 저희 8-Way 노드는 바로 그 용도로 2TB 호스트 RAM을 갖추고 있습니다. 오프로드는 VRAM을 위해 PCIe 대역폭을 희생하므로 빠르기보다 실행 가능하게 만듭니다. 방법 선택은 파인튜닝용 GPU 페이지에 있습니다.
마지막 두 열을 첫 열과 비교해 보세요. 70B 전체 파인튜닝에는 8-카드 노드가 $11,450에 필요합니다. 동일한 70B를 QLoRA로 하면 51GB가 필요하고, 이는 월 $990의 A100 SXM 80GB 한 장이면 됩니다. 방법이 더 나쁘긴 하지만 거의 12배까지 나쁘지는 않은데, 비용은 12배 차이입니다. 이 질문을 하는 대부분의 사람들은 전체 파인튜닝 수치를 안내받았지만 실제로는 그럴 필요가 없습니다.
70B 모델 또는 다른 크기에 어떤 GPU가 필요할까?
세로축은 모델 크기, 가로축은 방법입니다. 각 셀은 필요한 VRAM과 이를 담을 수 있는 가장 저렴한 장비입니다.
| 모델 | 추론 BF16 | 추론 FP8 | 추론 INT4 | QLoRA | LoRA | 전체 파인튜닝 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 7B | 17 GBRTX A5000 $190 | 10 GBL4 $250 | 7 GBRTX A5000 $190 | 10 GBRTX A5000 $190 | 21 GBRTX A5000 $190, 빠듯 | 129 GBMI300X $1,590 |
| 13B | 35 GBA40 $240 | 22 GBL4 $250, 빠듯 | 15 GBRTX A5000 $190 | 14 GBRTX A5000 $190 | 33 GBA40 $240 | 239 GB4× A100 $3,643 |
| 34B | 72 GBA100 SXM $990 | 38 GBRTX 6000 Ada $460 | 21 GBRTX A5000 $190, 빠듯 | 28 GBA40 $240 | 79 GBA100 SXM $990, 빠듯 | 626 GB8× A100 $7,130, 빠듯 |
| 70B | 145 GBMI300X $1,590 | 75 GBH100 PCIe $1,490 | 40 GBA40 $240 | 51 GBA100 SXM $990 | 156 GBMI300X $1,590 | 1,288 GB8× MI300X $11,450 |
| 405B | 816 GB8× MI300X $11,450 | 411 GB8× MI300X $11,450 | 209 GB8× A40 $1,728 | 249 GB8× A40 $1,728 | 856 GB8× MI300X $11,450 | 7,452 GB5개 노드, 견적 문의 |
눈여겨볼 셀은 70B INT4입니다. 40GB이며, 월 $240의 A40 48GB 한 장으로 해결됩니다. 속임수가 아니라 4비트 양자화와 48GB GDDR6이 주는 것일 뿐입니다. 그 대가로 무엇을 포기했는지는 섹션 07에 정리했습니다. 8-Way 노드 한 대를 넘어서면 카드 문제가 아니라 클러스터 문제이며, 멀티 GPU 클러스터 임대 페이지에서 다룹니다.
달러당 VRAM이 가장 많은 GPU는 무엇일까?
월 요금을 VRAM 기가바이트로 나눈 값, 그리고 메모리 대역폭을 월 요금으로 나눈 값. 어느 누구도 이 수치를 공개하지 않습니다. 하지만 두 값이 TFLOPS 수치보다 더 많은 구매 결정을 좌우합니다.
| GPU | VRAM | 대역폭 | 월 요금 | 월 GB당 $ | 월 $당 GB/s | GPU-시간당 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MI300XHBM3, CDNA 3 | 192 GB | 5.3 TB/s | $1,590/mo | $8.28 | 3.33 | $2.21 |
| B200HBM3e, Blackwell, 최소 2-GPU | 180 GB | 8 TB/s | $3,890/mo | $21.61 | 2.06 | $5.40 |
| H200 SXMHBM3e, Hopper | 141 GB | 4.8 TB/s | $2,290/mo | $16.24 | 2.10 | $3.18 |
| H100 SXMHBM3, NVLink 900 GB/s | 80 GB | 3.35 TB/s | $1,690/mo | $21.13 | 1.98 | $2.35 |
| H100 PCIeHBM2e | 80 GB | 2 TB/s | $1,490/mo | $18.63 | 1.34 | $2.07 |
| A100 SXMHBM2e, FP8 미지원 | 80 GB | 2.04 TB/s | $990/mo | $12.38 | 2.06 | $1.38 |
| L40SGDDR6 ECC, FP8 | 48 GB | 864 GB/s | $520/mo | $10.83 | 1.66 | $0.72 |
| RTX 6000 AdaGDDR6 ECC, FP8 | 48 GB | 960 GB/s | $460/mo | $9.58 | 2.09 | $0.64 |
| RTX A6000GDDR6 ECC, FP8 미지원 | 48 GB | 768 GB/s | $290/mo | $6.04 | 2.65 | $0.40 |
| A40GDDR6 ECC, FP8 미지원 | 48 GB | 696 GB/s | $240/mo | $5.00 | 2.90 | $0.33 |
| RTX 5090GDDR7, FP8 | 32 GB | 1.79 TB/s | $540/mo | $16.88 | 3.31 | $0.75 |
| RTX 4090GDDR6X, FP8 | 24 GB | 1.01 TB/s | $390/mo | $16.25 | 2.59 | $0.54 |
| L4GDDR6, FP8, 72 W | 24 GB | 300 GB/s | $250/mo | $10.42 | 1.20 | $0.35 |
| RTX 3090GDDR6X, FP8 미지원 | 24 GB | 936 GB/s | $230/mo | $9.58 | 4.07 | $0.32 |
| RTX A5000GDDR6 ECC, FP8 미지원 | 24 GB | 768 GB/s | $190/mo | $7.92 | 4.04 | $0.26 |
두 열에서 각각 다른 카드가 1위를 차지하므로 두 값을 모두 공개합니다. A40은 GB당 월 $5.00로, 동일한 48GB에 대해 L40S가 청구하는 금액의 절반 미만입니다. 2020년 카드에 696GB/s 대역폭이기 때문입니다. RTX 3090은 달러당 4.07GB/s로 H100 SXM의 두 배 이상인데, 빠른 버스와 낮은 임대료를 가진 구형 소비자 카드이기 때문입니다. 어느 쪽도 여기서 최고의 카드는 아닙니다. 둘 다 특정 질문에 정확히 답할 뿐입니다.
MI300X는 예외적입니다. GB당 $8.28로 A100, H100, H200보다 저렴한 메모리이며 5.3TB/s 대역폭을 갖추어 위의 대형 모델 셀을 채웁니다. 비용은 CUDA가 아니라 ROCm이라는 점입니다. vLLM과 PyTorch는 실행되지만 직접 작성한 CUDA 커널은 실행되지 않습니다.
VRAM이 많다고 항상 정답일까?
아닙니다. 용량을 사는 것이 잘못된 구매인 세 가지 경우와 각각의 계산을 소개합니다.
병목은 용량이 아니라 대역폭
토큰 하나를 디코딩할 때 상주하는 모든 가중치를 VRAM에서 한 번 읽습니다. 대역폭을 모델의 상주 크기로 나누면 단일 스트림 초당 토큰의 상한이 나옵니다. BF16 7B는 14GB이므로, 696GB/s의 A40은 초당 50토큰을 넘을 수 없고, 1.79TB/s의 RTX 5090은 128토큰을 넘을 수 없습니다. 둘 다 모델을 담을 수 있습니다. 하나는 2.6배 더 빠릅니다.
작은 카드에서 양자화가 큰 카드의 전체 정밀도를 이긴다
BF16 34B는 총 72GB로 $990의 A100이 필요합니다. 68GB 가중치에 2.04TB/s면 초당 30토큰 상한입니다. 같은 34B를 INT4로 하면 총 21GB로 $390의 RTX 4090에 맞습니다. 17GB 가중치에 1.01TB/s면 상한 59입니다. 더 빠르고 61% 저렴합니다. 포기한 것은 양자화된 가중치의 품질이며, 가정하지 말고 평가해야 합니다.
저렴한 카드 2장, 때로는
A40 두 장은 96GB를 월 $456에 제공하고, A100 한 장은 80GB를 $990에 제공합니다. 메모리는 더 많고 가격은 절반 미만입니다. 카드당 복제본을 두는 배치 추론, QLoRA, 낮은 동시성에서 레이어 분할 서빙에 효과적입니다. 텐서 병렬 처리와 all-reduce가 있는 훈련 단계에서는 실패합니다. 카드 사이 링크를 구매하지 않았기 때문입니다.
NVLink의 요점, 정확히.
H100 SXM은 NVLink를 통해 이웃과 900GB/s로 통신합니다. A40 또는 RTX A6000 쌍은 112GB/s의 NVLink 브리지를 사용합니다. L40S에는 NVLink가 없고 PCIe Gen4 피어투피어로 약 32GB/s의 라인 속도로 데이터를 옮깁니다. RTX 5090도 NVLink가 없지만 Gen5 링크라 약 63GB/s입니다. 이 차이는 텐서 병렬 실행에서 레이어당 토큰당 한 번씩 지불됩니다.
텐서가 아니라 레이어로 분할하면 그 트래픽 대부분을 피하지만 아무것도 높아지지 않습니다. 토큰당 모델의 모든 바이트를 읽어야 하며, 카드 한 장이 아니라 두 장에서 순차적으로 읽습니다. 텐서 병렬 처리는 두 카드를 두 배 대역폭으로 바꾸는 방식이며, 바로 그 모드가 빠른 링크를 필요로 합니다. 이것이 거래의 전부입니다.
계산 비교
- 2× RTX 5090
- 64GB, 합산 3.58TB/s, 월 $1,026, PCIe Gen5 피어투피어
- 1× H100 SXM
- 80GB, 3.35TB/s, 월 $1,690, 단일 메모리 공간
- 평가
- 서류상으로는 이 쌍이 이기지만 카드당 32GB에 맞지 않는 모델에서는 집니다.
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