液体冷却技術: 高密度データセンターの効率を向上

 

Ⅰ液体冷却技術の利点

 

従来の空冷技術と比較して、液体冷却には次のような利点があります。低消費電力、高放熱、低騒音、低TCOデータセンターにおける高エネルギー消費と高密度化の傾向に沿って、

 

• 効率的な熱放散:液体の冷却能力は空気の 1,000 ～ 3,000 倍であるため、液体冷却は高エネルギー、高出力のサーバー アプリケーションに適しています。
• エネルギー節約:液体冷却システムは、より高いエネルギー効率比を実現し、データセンターのエネルギー消費を削減します。液体冷却技術、特に浸漬冷却は、データセンターの PUE (電力使用効率) を 1.2 未満に下げることができ、従来の空冷方法と比較して 30-50% の電力を節約できます。
• 機器の信頼性の向上:液体冷却技術は、高温による機器の故障を減らし、サーバーの寿命を延ばし、ファンによる振動や騒音を回避します。
• スペース節約:液体冷却では、空冷に必要な大きな空気流スペースを必要としないため、よりコンパクトなサーバーレイアウトが可能になり、データセンターの床面積を節約できます。
• 電力密度の向上:液体冷却は、より高いラック電力密度をサポートし、高性能コンピューティングおよび AI アプリケーションの需要を満たします。液浸冷却ソリューションは、単一ラックの電力を 100kW または 200kW 以上に増加できます。

 

コールドプレートや浸漬冷却などの主流の液体冷却技術は、放熱、統合、エネルギー効率の点で従来の空冷技術を大幅に上回っています。

 

 

▲ 液体冷却

 

 

Ⅱ液体冷却技術の普及

 

人工知能が革命を起こし、デジタル経済が変化するにつれて、データセンターはより高いエネルギー消費と密度に向かって進化しており、液体冷却技術の採用が広がっています。従来の空冷では、ラックあたり2.7kWのデータセンターの冷却ニーズしか満たすことができませんが、これは中高密度のデータセンターには不十分です。液体冷却は、比熱容量が高く、対流熱伝達能力があるため、ラックあたり2.4kWのデータセンターの冷却ニーズを満たすことができ、超高熱流束密度の課題に対処できます。将来、液体冷却技術は、データセンター分野でますます広く応用されるでしょう。

 

大規模な AI モデルの高い計算需要が AI インフラストラクチャの構築を推進しています。AIGC 業界が急速な発展期に入ると、数兆個のパラメータのトレーニングに支えられた大規模 AI モデルのパフォーマンスが継続的に向上し、膨大な計算量のニーズが生まれ、AI インフラストラクチャ構築の新たな波が押し寄せる可能性があります。OpenAI によると、AI モデルのトレーニングに必要な計算量は 2012 年以降 3.4 か月ごとに倍増しています。

 

GPT-3 モデルを例に挙げてみましょう。lambdalabs のデータによると、このモデルには 1,750 億のパラメーターがあり、トレーニング計算の合計は 3,640 PFlop/s-日です (つまり、1 PFlop/s で計算を完了するには 3,640 日かかります)。このモデルの 1 回のトレーニング実行には約 355 CPU 年かかり、コストは 460 万ドルです (Nvidia Tesla V100 チップが使用されていると仮定)。

 

▲ オープンAI

 

Ⅲ高い計算能力の緊急なニーズがAIインフラ開発を推進している

 

高いトレーニング計算能力は、それに対応するインフラストラクチャと一致させる必要があります。「2022-2023 中国人工知能計算能力開発評価レポート」によると、世界の AI 支出は 2023 年に 27.9% 増加すると予想され、中国のインテリジェント計算能力は 427 EFlop/s に達し、前年比 59% の増加になると予想されています。

 

AI産業が急速に成長する中、コンピューティングパワーの大きな格差がAIサーバーの出荷の急成長を牽引しています。2023年の汎用AIサーバー/ハイエンドAIサーバーの世界出荷台数はそれぞれ470,400台と270,600台で、前年比36.6%と490.5%の増加となりました。2024年には、汎用AIサーバーとハイエンドAIサーバーの世界出荷台数はそれぞれ725,160台と543,180台に達し、前年比54.2%と172.0%の増加となる見込みです。

 

▲ AIサーバーの出荷が急増

 

によると2023年中国液冷データセンター市場詳細調査レポート中国の液冷式データセンター市場は、2024年に前年比53％増の236.3億元に達すると予想されています。市場の需要と業界エコシステムの発展に基づき、市場は今後5年間で年平均59％の成長率で成長すると予測されています。2027年までに、大規模なAIモデルの商用展開と液冷エコシステムの成熟により、市場規模は大幅に成長し、1,020億元に達する可能性があります。