É possível usar uma GPU externa em um laptop através da porta USB 3.0?

Sim, você pode fazer isso, mas não vai ter um bom desempenho. Eu já encontrei o hardware antes, mas acho que o crescimento do Thunderbolt matou completamente o mercado.

Existem dois problemas que limitam você aqui: latência e bandwith.

Bandwith é a quantidade de informação que você pode comunicar entre dispositivos em um determinado período de tempo.

Isso é importante porque sua GPU tem que lidar com um fluxo constante de dados da sua CPU para calcular o que vai na tela. Mesmo que sua GPU seja muito rápida, se ela não estiver recebendo suas informações com rapidez suficiente, então ela não funcionará bem.

Latência é quanto tempo leva para começar a se comunicar entre dispositivos.

Isso é incrivelmente importante, porque sua GPU e CPU executam muitos eventos de comunicação, e na maioria das vezes eles são bem pequenos. Mesmo se você tiver muita banda, se você estiver fazendo muitas transferências pequenas e sua latência for alta, então você pode não ser capaz de fazer pleno uso da banda, porque você gasta muito tempo esperando que a comunicação comece.

Ao falar sobre conectividade GPU, a latência é mais importante que bandwith.

GPU's são normalmente conectadas através da especificação PCIe x16 3.0, que tem uma bandwith de 15.8 GB/s e uma latência de frações de um microssegundo (~1e-7 seg). Na verdade, a bandwith é um pouco à prova de futuro, e você pode rodar uma GPU em um slot x8 a meia bandwith sem muita lentidão.

USB 3.0 tem uma largura de banda de 640 MB/s, o que não é terrível. É uma ordem de magnitude menor do que um slot PCIe suficiente, então ele vai estrangular a performance, mas em termos de computação não é tão terrível que você ainda não pode obter alguma melhoria de performance.

Latência é o que realmente o mata aqui. Enquanto a latência PCIe é muito baixa, a latência USB 3.0, embora altamente variável, tem uma média de cerca de 30 microssegundos (~3e-5 seg). Esse aumento de duas ordens de magnitude só arruína absolutamente a sua performance.

Então, eu não recomendaria o uso de uma configuração eGPU USB 3.0. O problema da latência vai fazer com que não valha a pena o seu tempo.

Pessoas já mencionaram os slots ExpressCard e as modificações internas. Estas são opções porque lhe dão acesso directo a pistas PCIe com menor latência. Mesmo sem acesso directo a um slot x8 ou x16 completo, a diminuição da latência ainda torna um eGPU exequível. Aqui está uma placa que funciona muito bem, por experiência. Apenas esteja ciente de que você terá que instalá-la no lugar da sua placa wifi, então você precisará de um adaptador wifi USB.

Realmente, o padrão dourado para isso é Thunderbolt, como você provavelmente está ciente. A largura de banda para o Thunderbolt é de 5 GB/s, o que, embora ainda um pouco baixa, é muito próxima da adequada. As medições de latência são difíceis de desenterrar porque variam dependendo do tamanho da informação e da qualidade do controlador, mas estimativas para uso de eGPU colocam-no na ordem de 1 microssegundo (~1e-6 seg) que é muito mais próximo da ordem de magnitude do PCIe, e assim o gargalo de latência também é muito diminuído.

Então a verdadeira solução aqui é construir um desktop ou obter um laptop melhor com capacidade de expansão. Eu gostaria que não fosse esse o caso, mas infelizmente esse é o estado do hardware.

Espero que essa explicação ajude!