CPU用コールドプレート：直接液体冷却ソリューション［2024年］

高性能CPUが継続的な負荷下で動作するサーバープラットフォームでは、熱をより直接的に除去する方法が必要とされた。そこで、CPU冷却用のコールドプレートをプロセッサ直上に設置し、液体循環ループに接続した。この構成には、供給・還流用ホース、マニホールド、および冷却液の連続的な循環を維持するための放熱装置が含まれていた。システム設計段階において、エンジニアリングチームはプロセッサの熱負荷、取付要件、冷却液との適合性、およびCPUソケット周辺の確保可能な空間を検討した。この直接冷却方式は、プロセッサから液体回路へと専用の熱伝達経路を提供するものである。このアプローチは、従来の空冷ではますます高まる熱負荷に対応しきれなくなる高密度サーバー環境にも適用可能である。

HPCプラットフォームは、計算負荷向けに設計された高性能CPUを搭載しており、多量の熱を発生させる可能性がある。CPUクールプレートは、サーバーの液体冷却ループに統合され、プロセッサ部から直接熱を吸収する構成となっている。設計では、冷却液の流量、圧力損失、接触面積、および取付け構造を考慮し、コンピューティングハードウェアとの互換性を確保している。複数のCPU冷却ブランチを共通マニホールドを通じて接続可能であり、ラック内に複数のプロセッサを管理できるようになっている。この構成により、プロセッサ冷却を体系的に実現するとともに、施設側でポンプ、熱交換器および既存の熱管理インフラと液体冷却を連携させることができる。

データセンターでは、選定されたサーバーラックのCPUを高性能なものに更新しましたが、低密度機器については従来の空冷方式を維持しました。更新されたプロセッサには、直接液体冷却を行うためのCPU用コールドプレートを導入しました。これらのプレートはラックレベルのマニホールドおよび冷却液ホースで接続され、保守作業時のアクセスを容易にするため、クイックディスコネクト式のインターフェースも検討されました。本プロジェクトでは、実施前にプロセッサの放熱要件、冷却液の条件、ラック内の機器密度、および放熱能力を評価しました。このハイブリッド方式により、施設全体の再設計をせずに、熱負荷の大きいサーバーに液体冷却を集中適用することが可能となりました。また、今後のプロセッサ更新や追加の液体冷却対応コンピューティングノードへの拡張にも対応できる、スケーラブルな基盤を提供します。