NVIDIA、液体冷却の採用を 2025 年までに 20% 以上に推進

 

液体冷却ソリューションの普及率は大幅に増加し、2024 年の約 10% から 2025 年までに 20% 以上に跳ね上がると見込まれています。最新の TrendForce 調査によると、NVIDIA の Blackwell プラットフォームは第 4 四半期に出荷される予定であり、液体冷却ソリューションの採用。 ESG に対する世界的な意識の高まりと、CSP による AI サーバーの導入の加速により、空冷から液冷への移行が促進されています。

 

 

世界の AI サーバー市場では、NVIDIA が今年も引き続き主要なサプライヤーです。 GPU AI サーバーセグメントでは、NVIDIA が 90% 近い市場シェアで圧倒的なリードを保っていますが、AMD は約 8% で後れを取っています。 TrendForce は、現在サプライ チェーンのテストが行​​われているため、NVIDIA の Blackwell 出荷台数は少ないものの、新しいプラットフォームの高いエネルギー消費、特に GB200 ラックマウント ソリューションでは冷却効率の向上が求められ、液体冷却の採用が増加する可能性があると指摘しています。ただし、ODM は漏れや冷却効率の問題に効果的に対処するために学習曲線をナビゲートする必要があるため、既存のサーバー エコシステムの低い液冷比率が課題となっています。 TrendForce は、2025 年までに Blackwell プラットフォーム上の GPU の 80% 以上がハイエンドになり、電源および冷却会社が AI 液体冷却市場で競争し、その結果新たな業界のダイナミクスが生まれると予想しています。

 

 

I Google は液体冷却ソリューションを積極的に拡大

 

近年、Google、AWS、Microsoft などの米国の大手クラウド企業は、主に NVIDIA GPU と独自の ASIC を搭載した AI サーバーを急速に構築しています。 TrendForce の報告によると、NVIDIA の GB200 NVL72 キャビネットの熱設計電力 (TDP) は約 140 kW であり、主に液冷 (L2A) による液冷ソリューションが必要です。 HGX サーバーや MGX Blackwell サーバーなどの他のアーキテクチャでは、密度が低いため主に空冷を使用します。

 

AI ASIC を開発するクラウド企業向けに、Google の TPU は空冷と液体冷却の両方のソリューションを採用しており、米国企業の中で液体冷却のリーダーとなっています。 BOYD と Cooler Master はコールド プレートの主要サプライヤーです。中国のアリババは水冷データセンターの拡張に最も積極的だが、他のクラウド企業は引き続きAI ASICに空冷を支持している。

 

TrendForce は、クラウド企業が GB200 キャビネットの液体冷却ソリューションの主要コンポーネントのサプライヤーを指定することを示唆しています。コールド プレートの主なサプライヤーには Qihong および Cooler Master が含まれますが、マニホールドは Cooler Master および Shuanghong から提供され、冷却剤分配ユニット (CDU) は Vertiv および Delta から供給されます。クイックディスコネクト（QD）などの重要な漏れ防止コンポーネントの調達は、依然として CPC、パーカー・ハネフィン、ダンフォス、ストウブリなどの外国メーカーが独占しています。

 

▲ AI サーバー液体冷却ソリューションの主要コンポーネントのサプライヤー

 

 

II AI チップの過熱にどう対処するか? 3 つのサーバー冷却方法を調べる

 

冷却競争を深く掘り下げる前に、空冷、液体冷却、浸漬冷却の 3 つのタイプに分類できる主な冷却方法を理解することが重要です。

 

1. 空冷: 依然として需要が高い

空冷は、データ センターや企業のサーバー ルームで最も広く使用されている冷却方法で、ファン、ヒートシンク、ヒート パイプを通じてサーバーに冷気を供給するのに似ています。最適な冷却性能を実現するには、ヒートパイプと多数のファンを組み合わせたベイパーチャンバー (3D VC) などの高度な空冷技術が必要です。ただし、気流と速度の増加により熱対流が強化される一方で、過度の騒音や振動はサーバー環境に悪影響を与える可能性があります。副ゼネラルマネージャーの Wu Junying 氏によると、H100 チップは空気を使用して適切に冷却できるため、空冷は依然として大きな市場需要を維持しています。ただし、GB シリーズ チップの出荷により、水冷採用のペースは加速します。

 

2. 液体冷却: すべてのベンダーが追求する主要市場

直接液体冷却 (DLC) とも呼ばれる液体冷却は、さらに液体から空気への冷却と液体から液体への冷却に分類できます。

液体から空気へ: この方法では、水冷パイプを使用してチップから熱を運び、加熱された水をキャビネットの背面にあるファンに送って熱を分散させます。液体から空冷への冷却は、サーバー ルーム インフラストラクチャへの変更が最小限で済み、ファン バック ドアを追加するだけで冷却を強化できるため、既存のデータ センターにおける空冷の物理的限界に対応するものです。現在、約 60-70% のデータセンターが依然としてこの冷却方法を採用しています。ただし、液体から空気への変換は実行可能なソリューションではありますが、最適ではありません。追加されたファンの壁により、騒音レベルが 90-100 デシベル (繁華街の約 80 デシベルに相当) まで上昇する可能性があり、スタッフが長時間室内で作業することが困難になります。

 

液体から液体へ: この方法では、サーバーの発熱コンポーネントの周囲に冷却剤を満たした密閉パイプラインを囲みます。熱は熱銅シートを介して冷却剤に伝達され、熱い液体と冷たい液体の交換サイクルが可能になります。液体から空気への変換とは異なり、この方法ではサーバー キャビネットの後ろにファンの壁が必要ないため、スペース利用率が大幅に向上し、騒音レベルが低減されます。 NVIDIA のハイエンド GB200 NB072 は液体から液体への冷却を使用します。

 

3. 浸漬冷却: 未来の冷却の聖杯?

浸漬冷却では、サーバー全体を熱いお風呂に似た非導電性の液体に浸し、チップだけでなくサーバー内の CPU、メモリ、その他の電子コンポーネントも効果的に冷却します。しかし、液浸液に関連する環境への懸念、電子部品への長期的な影響、継続的なメンテナンスなどの問題が大きな課題となっています。浸漬ソリューションを検討しているデータセンターは、建物の床の構造的完全性と、電気および水道システムの基盤となるインフラストラクチャも評価する必要があります。浸漬冷却を導入するには大規模な設備の再設計が必要となり、多額のコストがかかります。