日立製作所、AIデータセンター向け冷却電力を30%削減するコールドプレート

日立製作所は、AIデータセンターのGPU冷却に使うコールドプレートを開発しました。
独自の「U字トンネル流路」により、高温の冷却液でもGPUを効率的に冷却します。
放熱に必要な冷却電力を、従来比で30%削減できる見通しです。

記事の概要

コールドプレートは、GPUなどの発熱部品から冷却液で熱を回収する部材です。
今回の構造では、冷却液をGPUの発熱部へ厚み方向に流します。
熱を吸収した冷却液は、U字型に折り返して排出します。
入口側の冷たい液と出口側の温まった液を分離し、冷却性能の低下を抑えます。
数千本の微細な流路を並列に配置し、熱を回収する面積を確保しました。
試作品では、毎分4Lの流量で熱抵抗0.011K/W、圧力損失27.6kPaを確認しました。
東京などの外気温条件で試算した結果、放熱に必要な冷却電力を30%削減できる見通しです。

記事のポイント

1. U字流路で熱を分離： 冷却液を発熱部へ厚み方向に流し、入口側と出口側を分離して混合による性能低下を抑えます。
2. 高温水冷却に対応： 45℃程度の冷却液を使う高温水冷却で、GPUを所定温度以下に保ちやすくします。
3. 冷却設備全体へ拡張： 今後はポンプやチラーを含む設備全体を高性能化し、HMAX Data Centerと連携します。

このニュースがもたらす影響

• 導入を検討する企業： 高温水冷却を前提に、コールドプレート単体の性能だけでなく、ポンプやチラーを含む設備全体の構成と電力削減効果を評価する必要が生じそうです。
• 冷却設備メーカー： GPU向け部材の性能競争に加え、冷却設備全体での効率向上やデータセンターサービスとの連携まで含めた提案力が求められる可能性があります。
• AI基盤の計画担当： GPUの処理能力だけでなく、冷却に必要な電力を含めてAIデータセンターの運用コストや設備計画を比較する視点が重要になりそうです。

このニュースの背景

AIデータセンターではGPUの発熱が大きく、冷却に必要な電力が設備全体の省電力化を左右します。
45℃程度の冷却液を使う高温水冷却は、外気との温度差を利用しやすく、チラーの稼働を減らせる方式です。
一方で、冷却液とGPUの温度差が小さくなるため、発熱部から冷却液へ効率よく熱を伝える構造が必要でした。
従来のコールドプレートは流路の後半で液温が上昇し、発熱部へ低温の冷却液を均一に届けにくい課題がありました。

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