データセンターとは、サーバーやストレージ、ネットワークなどのデジタル機器を管理・運用する専用施設です。
膨大なデータを処理するサーバーやGPU、大容量の電源設備、通信機器などが稼働するため、大量の熱が発生します。
機器が熱で故障するのを防ぐため、冷却システムによって適切な温度環境を維持する必要があります。
特にAI向けのデータセンターは、従来よりも発熱密度が高く、冷却技術が非常に重要です。

AIで使われるGPUは非常に高性能なため、大きな発熱源になります。
データセンターの冷却方式の主流は「空冷」でしたが、AIの進化に伴い、消費電力と発熱密度が急激に高まり、従来の空冷では対応できなくなりつつあります。
空冷の場合、熱対策のために大型ファンを高速回転させると騒音は増大し、その分、消費電力も上がります。

そのため、近年では、高度な冷却性能を持つ水冷の採用が進んでおり、DLC（Direct Liquid Cooling）や液浸冷却など、膨大な熱にも対処できる新たな水冷技術が開発・注目されています。

DLC（Direct Liquid Cooling）とは

DLCは、「Direct Liquid Cooling＝直接液冷」のことで、CPUやGPUなどの発熱体にコールドプレートを密着させ、その内部に流れる冷却液によって熱を除去する方式です。
発熱体の熱を吸収した液体は、「CDU（Cooling Distribution Unit）」という冷却液分配ユニットへ移動します。
CDUでは、サーバー内を循環する回路と設備の外につながっている回路が分かれており、そこで熱交換が行われます。

【熱交換の流れ】

◎サーバー側の冷却回路

◎設備側の冷却回路

DLCでは、CDU（Cooling Distribution Unit：冷却液分配ユニット）が冷却システムの中核を担います。
CDU内部には、熱交換器やポンプなどが組み込まれており、サーバー側の冷却回路と設備側の冷却回路の間で熱交換を行います。
また、冷却液はCDUからマニフォールドを通して各サーバーに分配されます。

液浸冷却とは

サーバーを丸ごと、電気を通さない特殊な液体に浸して冷却する方式です。
高い冷却効率を誇るため、発熱密度が急速に高まる次世代データセンターの有力な冷却方式として注目されています。
非常に優れた冷却技術ですが、広く普及するにはまだ以下のような課題があります。

①メンテナンスの手間とコスト

サーバーのパーツを交換したり、修理やメンテナンスを行う際、サーバーを停止して液体から引き上げる必要があります。
そのための専用機器や作業台、乾燥させる時間が必要になります。

②液浸専用の機器設計が必要

一般的な部材の中には、液浸環境での長期使用に適さないものもあるため、液浸に対応した部材の選定や機器設計が求められます。

③重量対策

液体を満たした巨大な水槽（液浸槽）を設置するため、重量が大きくなります。
そのため、データセンターには高い床耐荷重性能が求められます。

しかし、新たな研究開発により、液浸冷却の需要が高まってくる可能性もあるでしょう。

このように、データセンターにおける冷却技術は、AIの進化に合わせて発展していくことが求められます。
冷却技術の進化は、今後のAIインフラ拡大を支える重要な要素の一つとなっています。
AIのポテンシャルを最大限に引き出すためにも、さらなる冷却技術の進化が重要となってくるでしょう。