データセンターのチップ間直接冷却について知っておくべきこと

コンピューティング能力に対する需要の劇的な増加により、従来の冷却方法が危険にさらされています。 データセンターで消費される電力のほぼ半分は冷却に使用されており、電気コストの上昇に伴い、グリーン施設のニーズにより革新的な冷却ソリューションが推進されています。 現在、チップの直接液体冷却は主要な技術の 1 つです。

チップ直接冷却は、電子デバイス内の中央処理装置 (CPU) またはその他の電子チップからの熱を直接管理および放散するように設計された冷却方法です。 電子部品の外面に空冷または液体冷却システムを適用する従来の冷却方法とは異なり、チップ直接冷却では、冷却システムをチップに直接接触させます。

このアプローチでは、熱交換器または冷却要素がチップの構造に統合されるか、非常に近接して配置されます。 この直接接触により、冷却システムが動作中にチップによって生成された熱を迅速に吸収および放散できるため、より効率的な熱伝達が可能になります。

チップへの直接冷却の動作原理は、冷却媒体と電子チップとの密接な接触を中心に展開します。 これは多くの場合、先端の冷却材や液体をチップ表面に直接接触させることで実現されます。 そうすることで、電子動作中に発生する熱が急速に吸収され、チップから効率的に伝達されます。

さらに、チップへの直接冷却の実装には、マイクロチャネルまたは複雑な冷却構造をチップ表面に直接統合することが含まれます。 これらの構造により、熱伝達の効率が向上し、正確な温度制御が可能になり、高い計算負荷下でも最適なパフォーマンスが保証されます。

浸漬冷却ではサーバー全体を冷却できますが、チップに直接液体冷却を行うと、CPU や GPU などの高出力コンポーネントを選択的に冷却できます。 ラックごとに最大 80 kW の電力が消費されるため、データセンターは最大 45 パーセントの冷却電力削減を達成できます。 これは、機械空冷の大部分を排除することで、1.2 未満の PUE を達成できることを意味します。

直接液体冷却には環境上の利点もあります。 廃熱を建物の暖房システムやその他の用途に再利用することで、持続可能性への取り組みをさらに強化します。 空冷データセンターに通常伴う騒音公害と比較して、直接液体冷却は騒音を大幅に低減し、オペレーターにとってより好ましい作業環境を提供します。

チップへの直接冷却には画期的な利点がありますが、次のような課題がないわけではありません。

• 料金: チップへの直接冷却システムの実装は、従来の冷却方法よりも大幅にコストが高くなる可能性があります。 高度なサーマルインターフェース材料や液体冷却システムなどの特殊なコンポーネントが必要なため、初期費用が高くなります。

• システム全体の冷却が制限されている: チップ直接冷却システムは、CPU などの特定の発熱コンポーネントの冷却に重点を置いています。 ただし、この対象を絞ったアプローチでは、ハードディスクなどの他のコンポーネントが冷却されないままになる可能性があります。 この制限により、包括的な熱管理のための追加の冷却方法が必要になります。

• 漏洩リスク: チップ直接冷却システムには、電子コンポーネントのすぐ近くで流体が循環します。 これらの流体は通常非導電性ですが、依然として漏れのリスクがあり、システムの故障や電子部品への潜在的な損傷につながる可能性があります。

• スケールと統合: チップへの直接冷却は小規模なセットアップに適している可能性があり、数百または数千のサーバーを備えた大規模なデータセンターに統合すると、物流上の問題が発生する可能性があります。 費用対効果と効率を維持しながらテクノロジーをスケールアップすることが依然として考慮されています。

要約すると、電子デバイスの過熱を防ぐためには、チップへの直接冷却が非常に重要です。 熱が発生している場所に直接到達し、電子機器の動作を改善し、寿命を延ばし、エネルギー消費を削減します。 テクノロジーが向上するにつれて、チップへの直接冷却を使用するデバイスがますます増え、デバイスの動作がさらに向上し、より効率的なデジタルの未来に向けてエネルギーが節約される可能性があります。