データセンター向け冷却液分配ユニット:スケーラブルな液体冷却ソリューション

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現代データセンター基盤インフラ向けの制御型液体冷却

現代データセンター基盤インフラ向けの制御型液体冷却

データセンター向けクーラント分配装置(CDU)は、施設の冷却インフラと液体冷却式IT機器との間で制御されたインターフェースを提供します。この装置はクーラントを循環させ、供給・返却条件を管理し、高密度サーバーラックに冷却液を分配します。システム要件に応じて、CDUにはポンプ、熱交換器、マニホールド、バルブ、フィルター、センサーおよび監視制御機能が組み込まれます。構成は、ラックの熱負荷、冷却液流量、動作圧力、供給・返却温度、流体特性、および設置可能な空間に合わせて最適化できます。チップ直結型(direct-to-chip)冷却方式では、CPUおよびGPU用コールドプレートへ冷却液を供給するとともに、加熱された流体を回収して放熱処理を行います。このアーキテクチャは、AIデータセンター、HPCクラスター、クラウドコンピューティング施設など、ラック単位の電力密度が増大し、拡張性のある液体冷却ソリューションが求められる環境に適しています。
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ケーススタディ

AI向けGPUデータセンター

AIデータセンターでは、プロセッサレベルでの液体冷却を必要とする高密度GPUサーバーの導入が進んでいた。データセンターインフラ向けのクーラント分配装置(CDU)を構成し、施設側の冷却設備とラック単位の専用冷却ループを接続した。CDUは、供給マニホールド、ホース、クイックディスコネクトを介してGPU用コールドプレートへ技術側クーラントを循環させ、その後、温度上昇した戻り流体を回収した。エンジニアは、システム設計に際してGPUの熱負荷、ラック密度、流量、圧力損失、供給温度、戻り温度、およびクーラントの互換性を検討した。また、冷却ループ全体の運転状態を監視するため、各種センサーを統合することが可能であった。このアーキテクチャにより、複数のAIラックに対して一元的なクーラント管理が実現され、計算需要の増加に応じて追加の液体冷却サーバーを柔軟に拡張できるようになっていた。

HPCサーバー冷却

HPCクラスターを運用する研究施設では、CPUおよびGPUを多用するワークロードに対応するため、追加の冷却能力が必要でした。液体冷却システムでは、CDU(Coolant Distribution Unit)を用いて、施設側の放熱設備とIT機器側のサーバーループを接続しました。冷却液はCDUからラック用マニホールドを通じて分配され、高消費電力プロセッサに取り付けられたコールドプレートへ供給されました。システム設計では、総合的な熱負荷、分岐流量要件、圧力条件、供給・還流温度、冷却液の化学的性質、および保守作業へのアクセス性が検討されました。CDUには、選択されたアーキテクチャに応じて、ポンプ、熱交換部品、バルブ、フィルター、監視センサーなどを統合することが可能です。この構成により、複数のHPCラックに対して体系的な冷却インターフェースを提供するとともに、将来的な拡張やより高い計算密度への対応も可能となります。

既存データセンターのアップグレード

既存のデータセンターが、施設全体の冷却インフラを全面的に再構築することなく、選定された高密度ラックに液体冷却を導入しようとしていた。建物側の冷却ループと新技術側の液体冷却回路とのインターフェースとして、クーラント分配装置(CDU)が設置された。CDUは、ラックレベルのマニホールドを通じてクーラントを分配し、サーバーのコールドプレートを通過した後の戻り流体を回収した。エンジニアは、既存施設の給水水質、ラックの熱負荷、流量能力、運転圧力、温度条件、および設置可能なスペースを評価した。さらに、プロジェクトの要件に応じて、追加のポンプ、バルブ、フィルター、センサー、熱交換部品などを柔軟に構成できた。このアプローチにより、液体冷却の段階的導入が可能となり、従来型の空冷サーバー環境と液体冷却サーバー環境が、同一施設内で共存して運用できるようになった。

関連製品

データセンター向けクーラント分配装置(CDU)は、施設のインフラと高密度IT機器間で液体クーラントを制御するように設計されています。CDUは、サーバーラック内をクーラントが循環するよう制御し、複数の分岐回路へ流体を分配するとともに、加熱されたクーラントを回収して放熱します。システム構成に応じて、ポンプ、熱交換器、マニホールド、バルブ、フィルター、センサーおよび制御装置を含む場合があります。チップ直結型冷却(Direct-to-chip cooling)では、専用の供給・戻りループを通じて、CDUからCPU、GPUおよびアクセラレーター用のコールドプレートへクーラントを供給できます。重要な設計パラメーターには、総熱負荷、クーラント流量、供給温度および戻り温度、運転圧力、圧力損失、流体との適合性、熱交換器の能力、接続可能なラック台数、および将来的な拡張要件が含まれます。このような冷却インフラは、AIデータセンター、HPC施設、クラウドプラットフォーム、通信設備など、効率的な熱管理が不可欠な高密度コンピューティング用途をサポートします。

よくあるご質問

データセンターにおけるCDUとは何ですか?

クーラント分配装置(CDU)は、施設の冷却インフラと機器側の冷却ループ間で液体クーラントを管理する装置です。流体の循環、サーバーラックへのクーラント供給、運転条件の制御、および熱交換器を通じた熱移動が可能です。CDUは、高密度AI、HPC、および液体冷却サーバー環境で広く採用されています。
データセンターでは、高熱負荷機器に対して制御された液体冷却を提供するためにCDUが用いられます。この装置は、クーラントの流量・温度・圧力を管理するとともに、サーバーの冷却ループと施設の放熱インフラを接続します。これにより、CPUやGPUなど高消費電力のコンピューティング部品に対するチップ直結型冷却(direct-to-chip cooling)を実現できます。
はい。CDUは、ラックマニホールド、ホース、クイックディスコネクト接続を介してGPUのコールドプレートに冷却液を供給できます。必要な構成は、GPUの熱負荷、冷却液の流量、供給および戻り温度、圧力条件、冷却液の物性、サーバー台数、およびデータセンター全体の冷却アーキテクチャによって異なります。
代表的な部品には、ポンプ、熱交換器、供給・戻り用マニホールド、バルブ、フィルター、センサー、制御装置、および監視インターフェースが含まれます。具体的な構成は、冷却能力、ラック密度、施設側の条件、IT機器側の冷却液要件、設置スペース、保守要件、および接続されるサーバー冷却ループの数によって異なります。
CDUのサイズ選定には、IT機器全体の発熱量、必要な冷却液流量、供給・還流温度、運転圧力、圧力損失、冷却液の物性、熱交換器の能力、接続するラック台数、および将来的な拡張を考慮する必要があります。また、エンジニアは施設内の冷却能力、接続要件、監視機能、設置スペース、保守作業のアクセス性も評価すべきです。

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お客様の声

マイケル・フォスター

当社の施設冷却ループと複数のGPUラックとの間で、CDUが明確なインターフェースを提供しました。整然とした供給・還流配管配置により、液体冷却システムの導入・運用が容易になりました。

トーマス・ミラー

当社は段階的な冷却設備アップグレードの一環としてCDUを導入しました。専用ラックマニホールドを介して新しい液体冷却サーバーを接続することで、施設全体の設計変更を伴わず、冷却能力を拡張できました。

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クーラント分配装置(CDU)は、データセンター内の液体冷却を一元管理するための装置です。CDUは施設側のインフラからクーラントを受取り、複数のサーバーラックに供給する専用の技術側ループへと分配します。ポンプによりクーラントの循環が維持され、マニホールドによって個別の冷却ブランチへと分配されます。センサーにより、供給温度、戻り温度、流量、圧力などが監視され、運用状況の可視化が実現されます。アーキテクチャに応じて、熱交換器を用いて施設側ループと技術側ループの間で熱エネルギーを伝達しつつ、両流体を分離したままにすることが可能です。この構成は、複数の高密度ラックを統合的に冷却する必要があるAIおよびHPC環境に適しています。CDUの容量および構成は、現在のIT負荷、ラック密度、施設条件、および将来的な拡張要件に基づいて計画されます。
チップ直結型サーバー連携

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データセンター用CDU(冷却分配装置)は、高電力CPU、GPU、およびアクセラレーター向けに採用されるチップ直結型冷却システムと統合できます。冷却液はCDUからマニホールドおよび接続配管を介して、プロセッサ・パッケージ直上に配置されたコールドプレートへ供給されます。熱を吸収した後、温められた冷却液は技術側ループを通じて再びCDUに戻り、冷却・再循環されます。システム構成は、プロセッサの熱負荷、冷却液流量、圧力損失、供給・戻り温度、および流体の互換性などを考慮して設計可能です。クイックディスコネクト継手および遮断バルブを採用することで、実用的な接続および保守が可能になります。このアーキテクチャは、AI学習サーバー、推論プラットフォーム、HPCクラスターなど、プロセッサレベルでの液体冷却が増大する熱負荷対策として不可欠となる高密度コンピューティング・システムをサポートします。
拡張可能な高密度インフラ

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冷却液分配ユニット(CDU)は、データセンター全体における液体冷却の拡張を可能にするスケーラブルな基盤として機能します。本システムは、当初は選定された高密度ラックへの冷却をサポートし、IT機器の要件が増加するに伴い、追加の冷却ブランチも段階的に追加できます。エンジニアは、総熱容量、冷却液流量、圧力、温度条件、施設側の冷却供給能力、およびラック接続要件などを踏まえてCDUを設計・構成します。マニホールド、ポンプ、バルブ、フィルター、センサー、監視制御装置などは、プロジェクトのアーキテクチャに応じて統合可能です。このモジュール式アプローチにより、従来の空冷から液体冷却インフラへの移行が簡素化され、供給・返却の流路も明確に維持されます。AIクラスター、HPCシステム、クラウドコンピューティング環境、およびサーバーの電力密度向上や大規模液体冷却導入を予定している企業向けデータセンターなど、幅広い用途に適用できます。

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