水冷サーバーとは？データセンターにおすすめのSupermicro液冷ソリューションを例に解説【トゥモロー・ネット テックブログ】

水冷サーバーは、冷却水でCPUやGPUの熱を効率的に管理するサーバーです。データセンターの高密度化・高発熱化が進む中、空冷に代わる冷却方式として注目されています。
本記事では、水冷サーバーの基本とデータセンターに適した理由を整理し、Supermicroの液冷ソリューションを例に、仕組みや導入メリットを解説します。

データセンターで注目される水冷サーバーとは？

水冷サーバーは、冷却水を使って効率的に熱を管理するサーバーの一種です。高密度なデータ処理を行う環境での利用が増えています。

従来、サーバーの冷却には空冷が一般的でしたが、空冷は冷却ファンを用いて空気を循環させるため、限られた冷却性能しか発揮できず、冷却効率や設置スペースの面で課題がありました。一方で水冷は、冷却水が熱を効率的に吸収し、配管を通じて外部に排熱する仕組みで、冷却性能が高く、エネルギー効率にも優れています。

このように、水冷サーバーは空冷に比べて冷却性能が高いため、サーバー密度が高く、稼働温度も上昇しやすいデータセンターにおいて、空冷を超える冷却ソリューションとして注目されています。

Supermicroの水冷ソリューションの特徴

Supermicroの水冷ソリューションは、高性能サーバーの冷却効率を向上させるだけでなく、データセンター全体の管理コスト削減やシステムの安定性にも効果がある総合的なソリューションです。以下で、具体的な特徴を詳しく見ていきます。

Supermicroの水冷サーバー液冷サーバーの概要

Supermicroの液冷サーバーは、データセンター向けに開発された高性能かつ効率的な冷却システムを備えています。液冷ソリューションは、サーバー単体の冷却機能にとどまらず、液冷インフラの構築からネットワーク機器、ラック全体の冷却までを一元管理できるトータルソリューションを提供している点が特徴です。

Supermicroは、液冷に対応したサーバーやネットワーク機器だけでなく、データセンター全体の冷却設計もサポートしており、総合的な液冷インフラの提供に力を入れています。このシステムによって、機器ごとの冷却性能を最適化しつつ、全体のエネルギー効率も向上させ、冷却コストの低減や環境への負担軽減を実現しています。

なぜSupermicroの液冷ソリューションが選ばれるのか

Supermicroの液冷ソリューションが評価される理由の一つに、導入の利便性があります。「プラグアンドプレイ」設計を採用しており、迅速に稼働できるように設計されているため、短期間での導入が可能です。

また、ラックやサーバーレベルで高いGPU密度に対応しており、特にAIやビッグデータ解析など、高い演算能力を必要とする環境に適しています。Supermicroの液冷ソリューションは、従来の冷却方式に比べて冷却効率が高く、最大40%もの運用コスト削減が期待できるとされています。

さらに、エネルギー使用量を抑えることで環境負荷の軽減にもつながり、持続可能なデータセンター運用に貢献しているのも魅力的です。このように、冷却効率の高さと運用コストの低減が、Supermicroの液冷ソリューションが選ばれる大きな理由です。

Supermicroの水冷ラックシステムの主なコンポーネント

Supermicroの水冷ラックシステムは、液冷サーバー、冷却水分配ユニット（CDU）、コールドプレートとCDM（クーラント分配マニホールド）といった主要なコンポーネントで構成されており、各コンポーネントが連携して高効率な冷却を実現しています。以下では、これらの各コンポーネントについて詳しく解説します。

液冷サーバー

Supermicroの液冷サーバーは、高性能な処理能力と冷却効率を兼ね備えています。例えば、SYS-421GE-TNHR2-LCCといったサーバーモデルは、先進的な液冷技術を採用し、高い演算能力を維持しつつ冷却効率を最大化しています。

このような液冷サーバーは、GPU密度の高さも特徴で、48Uラックに64台ものNVIDIA H100またはH200 GPUを収めることが可能です。この高いGPU密度により、演算処理が多い環境でもラック内のスペースを効率的に活用できるため、データセンター全体の省スペース化にもつながります。

また、液冷によって温度が安定しやすく、サーバーのパフォーマンスや寿命も向上するため、データセンター運用において高い信頼性を提供します。

冷却水分配ユニット（CDU）

冷却水分配ユニット（CDU）は、Supermicroの液冷システムにおいて冷却水の供給と制御を担う重要なコンポーネントです。CDUは最大100kWの冷却能力を持ち、大規模データセンターでも十分な冷却を提供できるよう設計されています。

さらに、CDUには自動結露防止機能が搭載されており、内部温度が変動する状況でも結露が発生しにくくなっています。また、高効率なポンプシステムが組み込まれており、冷却水の流れを安定的に管理することで、サーバーの過熱を防ぐのも特徴です。これにより、サーバー運用の信頼性がさらに向上し、冷却効率も最適化されるため、データセンターの運用コストの削減にも貢献します。

コールドプレートとCDM（クーラント分配マニホールド）

コールドプレートとCDM（クーラント分配マニホールド）は、液冷システムの中でも特に重要な役割を果たしています。コールドプレートは、CPUやGPUなどの熱が発生しやすいコンポーネントに直接取り付けられ、効率的に熱を吸収し、冷却液へと伝達します。この方法により、従来の空冷方式では冷却が難しい高温環境でも、安定した冷却が可能となります。さらに、CDMは垂直・水平のいずれの配管にも対応しており、柔軟な冷却液の配管設計を可能にします。この柔軟性により、設置環境に応じた最適な冷却システムが構築できるため、データセンターの運用効率をさらに向上させます。

Supermicroの液冷ソリューションが提供する主なメリット

Supermicroの液冷ソリューションには、運用コスト削減や設置の容易さ、サポート体制の充実など、データセンター運用において多くのメリットが存在します。それぞれのメリットについて、以下で詳細に解説します。

運用コスト（OPEX）の削減

Supermicroの液冷ソリューションは、データセンターの冷却コストを大幅に削減することができます。液冷システムは従来の空冷方式よりも効率的に熱を排出するため、データセンター全体の冷却コストを最大55%も削減できる可能性があります。また、冷却にかかる電力消費も最適化され、エネルギー効率が高まることで、最大で89%の電力効率向上が見込まれます。このように、冷却コストの削減により、データセンター運用における経済的負担が軽減され、企業の収益性向上に貢献する点が評価されています。

設置・運用の容易さ

Supermicroの液冷ソリューションは、設置や運用においても多くの利便性が提供されています。工具が不要なホースキットによって、冷却システムの接続が簡単に行え、初心者でも短時間でセットアップを完了できます。さらに、プラグアンドプレイ対応であるため、迅速に稼働が可能で、導入後すぐに運用を開始できます。このような設置・運用の手軽さにより、データセンター管理者は導入に伴う労力を削減でき、迅速な環境構築が実現します。

メンテナンスとサポート体制

Supermicroは、液冷ソリューションに関するメンテナンスとサポートにも力を入れています。リモートアクセス機能により、冷却システムの状態を遠隔で確認でき、問題が発生した場合にも迅速に対応できるため、管理効率が向上します。さらに、Supermicroの「SuperCloud Composer」を用いることで、冷却システムの詳細な管理が可能となり、データセンターの安定運用を支援します。このような包括的なサポート体制により、メンテナンスの手間を削減し、信頼性の高いシステム運用が確立される点が、Supermicroの液冷ソリューションの強みといえるでしょう。

Supermicro水冷サーバーの導入事例

実際にSupermicroの水冷サーバーを導入した事例として、データセンター事業会社の例をご紹介します。

同社は、Supermicro製の液冷クーリングタワーを世界で初めてコンテナ型データセンターに導入しました。このプロジェクトでは、Supermicro製の液冷GPUサーバーやCDUを搭載したサーバラック、そしてシュナイダーエレクトリック製の水冷式局所冷却空調機「Uniflair Chilled Water InRow™ Cooling」などを組み合わせることで、国内でも有数の水冷GPUサーバー稼働環境の実現を目指しています。

この事例は、Supermicroの液冷技術が最先端のデータセンター構築において、いかに重要な役割を果たすかを示しています。

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データセンターで注目される水冷サーバーに関するよくある質問

ここでは、データセンターで注目される水冷サーバーに関するよくある質問をご紹介します。

水冷サーバーと空冷サーバーの違いは何ですか？

最大の違いは冷却方法と冷却効率です。空冷はファンで空気を循環させますが、水冷は液体で直接熱を吸収するため、高発熱CPU・GPUでも効率的に冷却できます。

水冷サーバーはどのようなデータセンターに向いていますか？

GPU密度が高いAIデータセンターや、高負荷な演算処理を行う環境に最適です。ラックあたりの消費電力が高い施設ほど、水冷のメリットが大きくなります。

データセンターに水冷サーバーを導入するメリットは何ですか？

データセンターに水冷サーバーを導入する主なメリットは、以下のとおりです。
・冷却効率の向上
・消費電力・運用コストの削減
・高密度実装による省スペース化
・サーバーの安定稼働と寿命延長

水冷サーバーは既存のデータセンターにも導入できますか？

導入可能です。近年はCDU（冷却水分配ユニット）を活用し、既存設備に後付けできる水冷ソリューションも増えています。

まとめ

Supermicroの水冷ソリューションは、データセンターの冷却効率と経済性を向上させるための最適な選択肢です。液冷サーバーやCDU、柔軟な配管が可能なCDMなどのコンポーネントが組み合わさることで、高密度なIT環境でも安定した冷却が実現します。また、運用コストの削減や迅速な設置、充実したサポート体制といった利点により、データセンター管理者にとって大きなメリットをもたらしています。

トゥモロー・ネットはSupremicroの一次代理店として、10年以上の実績がございます。水冷ラックシステムの導入サポートはもちろん、データセンター、AI開発環境の構築など目的や要望にあわせて最適なご提案をいたします。

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