データセンターは水中にありながらかつてなく熱い

暑い日に冷たいプールに飛び込んだことがある人なら、液体冷却の有効性を知っています。これは決して新しい概念ではありません。 自動車のラジエーターは、業界における液体冷却の初期の例の一つであり、125年ほど前から存在しています。 数ある温度降下法の中でも液体冷却の使用は、データセンターにおいても目新しい考えではありません。サーバー、高性能プロセッサ、および無数の電子機器からの放熱が制御されていないと、深刻な問題を引き起こしかねません。 データセンターでの液体冷却装置は、高熱になる特定のシステムに限定される傾向がありますが、新しいサーバー構成では、計算集約型およびデータ集約型のワークロードによって温度がさらに上昇しているため、より広範に使用できる液体熱管理というアプローチへの関心が高まっています。 

データセンターの物理設計では、熱の削減を優先します。これは、電子システムにおいて、高温はパフォーマンスを低下させ、システムを破壊する恐れもあるためです。 データセンターの絶対環境温度上限は27℃ですが、一部の業界推奨によると、温度範囲は22℃～23℃の間にあることが望ましいとされています。[1]これでは空調費が高額になることは想像がつきますし、電力網の大幅な消耗を招くことは言うまでもありません。 したがって、サーバーシステム(および他の電子機器)の温度を可能な限りコントロールすることは、データの保存と処理が途切れないためだけでなく、より高いエネルギー効率、より低いコストで運用するためにも重要です。 

能動的な空気冷却(エアコン、ファンなど)や、上げ床のような通気性を最大限に良くする構造設計に加えて、特にサーバーラック内の電子システムを内側から外側に向けて冷却することも、同様に重要です。 高密度サーバーの電子回路内で、サーマルインターフェース材料(TIM)、ヒートシンク、液体冷却システムを使用することが、用途内で温度を下げる主な方法です。 こうしたアプローチのいずれでも、大規模な革新が進行中です。AI、データマイニング、また分析が牽引するデータの量と速度がますます増大し、さらに熱くなっているためです。

データセンターの液体冷却には、さまざまな形式があり、冷却プレートやPCB/モジュール間のシャーシに取り付けられた冷却パイプから、ラック全体を浸す完全液浸冷却システムまであります。 このアイデアは比較的単純で、 冷却液(水または誘電体冷却液)がパイプなどの構造物内を循環し、高性能コンピューティングチップの集熱器として機能する金属接触面を冷却します。 液浸冷却の場合、コンポーネントはタンク内に完全に浸かっており [2] 、コンポーネントに害のない誘電体冷却液が循環して、システムの動作熱を減らします。  サーバーボードやラック向けの冷却プレートと液浸冷却は、データセンターの特定のエリアでのみ使用されてきましたが、データ量と強度が増加し続けることに伴い、この温度制御方法は、2022年から2028年にかけてCAGR(年平均成長率)20%になると推定されています [3] 。