DX（デジタル・トランスフォーメーション）の進展しんてんに伴ともない、データセンターやクラウド内ないのサーバー数すうが増加ぞうかし、各かくサーバーの処理しょり能力のうりょくも飛躍ひやく的てきに向上こうじょうした。生成せいせいAIの利用りよう拡大かくだいも、その流ながれに拍車はくしゃをかけている。しかしその一方いっぽうで、新あらたな課題かだいも浮うき彫ぼりになった。それはサーバー消費しょうひ電力でんりょくの急増きゅうぞうである。人類じんるいが生存せいぞんし続つづけられる地球ちきゅう環境かんきょうを維持いじするには、消費しょうひ電力でんりょくをいかに抑おさえるかは喫緊きっきんの課題かだいだといえるだろう。

「性能せいのう向上こうじょうとサステナビリティをいかに両立りょうりつさせるか。この実現じつげんには、設計せっけいそのものから変かえていかなければなりません。そのためにデル・テクノロジーズは、標準ひょうじゅんの冷却れいきゃくファンに加くわえた高速こうそくファンの投入とうにゅう、ヒートシンクの高性能こうせいのう化か、エアフローの観点かんてんからのシステムボードの見直みなおしなどによる、『マルチベクタークーリング 2.0』を採用さいようしています」とデル・テクノロジーズの上原うえはら 宏ひろし氏しは語かたる。

またサーバーに実装じっそうする温度おんどセンサーも7割わり増ふやし、ファンとシステムの電力でんりょくを最適さいてき化か。これらの最新さいしん技術ぎじゅつでエネルギー効率こうりつを高たかめることで、環境かんきょう評価ひょうかシステム「EPEAT（イーピート）」のシルバー／ブロンズ認定にんていや、国際こくさいエネルギースタープログラム「ENEGY STAR」の認定にんていを受うけているという。

ただしデータセンター全体ぜんたいの消費しょうひ電力でんりょく増加ぞうかを抑おさえていくためには、さらに大おおきな変革へんかくが必要ひつようとなる。それが「新あらたな冷却れいきゃく手法しゅほうの開発かいはつ・実装じっそうだ」と上原うえはら氏しは話はなす。

「これまでの冷却れいきゃく手法しゅほうの主流しゅりゅうは、空調くうちょうで冷ひやされた空気くうきでCPUやGPUを冷却れいきゃくする『空冷くうれい方式ほうしき』でした。その後ご、空気くうき中ちゅうへの放熱ほうねつを効率こうりつ化かするための『水冷すいれい方式ほうしき』も登場とうじょうしましたが、これらに共通きょうつうする『空気くうきで冷ひやす』というアプローチでは、排はい熱ねつ効果こうかに限界げんかいがあります。そこでいま進すすんでいるのが、『液えき浸ひた（Immersion Cooling）』という冷却れいきゃく方式ほうしきの研究けんきゅう・開発かいはつなのです」

液えき浸ひた冷却れいきゃくとは、電気でんきを通とおさない「絶縁ぜつえん性せいのある不ふ活性かっせいの液体えきたい」の中なかにサーバー全体ぜんたいを浸ひたし、この液体えきたいによってサーバーを冷却れいきゃくするというもの。既すでに日本にっぽん国内こくないでも実証じっしょう実験じっけんが進すすめられている。その取とり組くみについて説明せつめいしたのが、上原うえはら氏しの次つぎに登壇とうだんした、KDDIの北山きたやま 真しん太郎たろう氏しだ。

「KDDIグループは、かけがえのない地球ちきゅうを次つぎの世代せだいに引ひき継つぐことができるよう、地球ちきゅう環境かんきょう保護ほごを推進すいしんすることがグローバル企業きぎょうとしての重要じゅうような責務せきむであるととらえ、サステナビリティに取とり組くんでいます。具体ぐたい的てきには、KDDIのCO2の実質じっしつ的てきな排出はいしゅつ量りょうを2030年ねんまでゼロにする『KDDI GREEN PLAN 2030』という長期ちょうき計画けいかくを推進すいしんしています。その中なかで課題かだいの1つとなっているのが、データセンターにおける冷却れいきゃくの消費しょうひ電力でんりょくです。実際じっさいに、我々われわれのプロジェクトでは、データセンターにおける消費しょうひ電力でんりょくの約やく43％は、データセンターの冷却れいきゃくと機器きき冷却れいきゃくの電源でんげんで消費しょうひされていると試算しさんしています」（北山きたやま氏し）

この冷却れいきゃく消費しょうひ電力でんりょくを低減ていげんするためのブレークスルーとなるのが、液えき浸ひた冷却れいきゃく技術ぎじゅつだ。液えき浸ひた冷却れいきゃく技術ぎじゅつによりデータセンター冷却れいきゃくの消費しょうひ電力でんりょくの削減さくげんができる。さらに、現在げんざいの汎用はんようサーバーに採用さいようされている空冷くうれい方式ほうしきでは、空気くうきの流ながれをつくるための冷却れいきゃくファンだけでも、IT機器ききに必要ひつような電力でんりょくの10～20％を消費しょうひしてしまう。この冷却れいきゃくシステムの消費しょうひ電力でんりょくを削減さくげんすれば、必要ひつようとなる給電きゅうでん能力のうりょくも抑制よくせいできるため、機器きき冷却れいきゃくのための消費しょうひ電力でんりょくも削減さくげん可能かのうとなるという。

既すでにKDDIでは2020年ねんにフェーズ1として、台湾たいわんの工業こうぎょう技術ぎじゅつ研究けんきゅう院いん（ITRI）と共ともに液えき浸ひた冷却れいきゃくを採用さいようしたコンテナ型がたデータセンターを試作しさく。その翌年よくねんにはフェーズ2として、三菱重工みつびしじゅうこうの「Yokohama Hardtech Hub」において、コンテナ型がたデータセンターの実証じっしょう実験じっけんを行おこなった。そして2022年ねんに始はじまったフェーズ3では商用しょうよう導入どうにゅうを見据みすえ、デル・テクノロジーズを含ふくめた21社しゃが合同ごうどうで運用うんよう体制たいせいを確立かくりつ。その中なかで、KDDIの小山こやまネットワークセンターにおける実証じっしょう実験じっけんが進すすめられてきた。

それではこの実証じっしょう実験じっけんでは具体ぐたい的てきに、どのようなことが行おこなわれているのか。北山きたやま氏しは次つぎのように説明せつめいする。

「私わたしたちが行おこなっているのは液えき浸ひた専用せんようサーバーの開発かいはつではなく、Dell PowerEdgeサーバーのような汎用はんようサーバーをカスタマイズし、液えき浸ひた化か対応たいおうするというものです。そのためにまず、基本きほん的てきな4つの対策たいさくを施ほどこしています」

1つ目めは、液えき浸ひた対応たいおうの前提ぜんていとなる、冷却れいきゃく用ようファンの取とり外はずしだ。これだけでも前述ぜんじゅつのように、サーバーの消費しょうひ電力でんりょくを10～20％削減さくげんと試算しさんしている。これに伴ともない、ファームウエアの改修かいしゅうも行おこなわれている。また、空冷くうれいサーバーは20～40℃といった、空調くうちょうシステムが提供ていきょうする温度おんどの範囲はんい内ないで稼働かどうするように設計せっけいされており、温度おんどセンサーによってそれを超こえる温度おんどが検出けんしゅつされた際さいには、加熱かねつ防止ぼうし機能きのうが動作どうさするようになっている。これに対たいして液えき浸ひたサーバーでは、高たかい冷却れいきゃく効率こうりつから50℃近ちかくの温度おんどでも冷ひやすことが可能かのうであるため、ファームウエア改修かいしゅうにより温度おんど閾値を上あげる改修かいしゅうを行おこなっている。稼働かどう可能かのうな温度おんどが高たかくなれば、それだけ冷却れいきゃくに必要ひつようなエネルギーも少すくなくなる。

2つ目めは、CPUとヒートシンクを密着みっちゃくさせているグリス成分せいぶんの変更へんこうだ。液えき浸ひた冷却れいきゃくでは「冷却れいきゃく油ゆ」にサーバーを浸ひたすことになるが、通常つうじょうのグリスでは冷却れいきゃく油ゆに溶とけ出だしてしまうからだ。

3つ目めは、冷却れいきゃく油ゆに対たいする「耐油たいゆ性せい」を持もつケーブルやサーバーラベルなどを可能かのうな限かぎり選定せんていして導入どうにゅうしている。そして最後さいごの4つ目めが、液えき浸ひた対応たいおうの光ひかりケーブルの活用かつようだ。「空冷くうれいサーバーで使つかわれている光ひかりケーブルを冷却れいきゃく油ゆの中なかに入いれてしまうと、光ひかり路ろに冷却れいきゃく油ゆが侵入しんにゅうし、リンクアップしないという問題もんだいが発生はっせいします。そこでプラスチック素材そざいを充填じゅうてんし、光ひかり路ろへの冷却れいきゃく油ゆ侵入しんにゅうを防止ぼうししています」（北山きたやま氏し）。

これらの対策たいさくに加くわえて、商用しょうよう化かを視野しやに入いれたいくつかの取とり組くみも行おこなわれている。

その1つが、ケーブル実装じっそう方式ほうしきの改善かいぜんだ。空冷くうれいサーバーの場合ばあい、ラックへの格納かくのうは水平すいへい方向ほうこうに行おこなうが、液えき浸ひたサーバーでは冷却れいきゃく油ゆを満みたした液えき浸ひたシステムにサーバーを格納かくのうする必要ひつようがあるため、上うえから格納かくのうする必要ひつようがある。

つまりラックを横よこに倒たおして上うえからのみアプローチする、といった形かたちにならざるを得えない。サーバーの格納かくのう方法ほうほうが変かわれば当然とうぜんながら、ケーブリングの方法ほうほうも改あらためて考かんがえ直なおす必要ひつようが生しょうじる。サーバーを液えき浸ひたシステムから出だし入いれする際さいに、邪魔じゃまにならないように配線はいせんすることが求もとめられるからだ。そのために、液えき浸ひたシステムの上部じょうぶにサーバーと平行へいこうになるようケーブルハルタ（ケーブル類るいをまとめるための収束しゅうそく器具きぐ）を設置せっち、ケーブル種別しゅべつごとに配線はいせん干渉かんしょうしないようにケーブルガイドパネルも準備じゅんびされた。また、ケーブルの終端しゅうたんの接続せつぞく先さきを識別しきべつするケーブルラベルなども冷却れいきゃく油ゆが触ふれても識別しきべつに支障ししょうがないような工夫くふうも行おこなっている。

またメンテナンスを考かんがえれば、液えき浸ひたシステムから取とり出だしてサーバー単体たんたいの動作どうさ確認かくにんを行おこなうための仕組しくみも求もとめられる。そのために、動作どうさ確認かくにんを一時いちじ的てきに可能かのうにする「簡易かんい液えき槽そう環境かんきょう」を用意よういされている。

さらに、液えき浸ひたシステムの動作どうさ状じょう況きょうの確認かくにんや異常いじょう検知けんちのための監視かんしシステムも欠かかせない。そのために、遠隔えんかく操作そうさが可能かのうな統合とうごう管理かんりシステムも実現じつげんした。

これらに加くわえ、液えき浸ひた利用りようしたサーバーを、元もとの空冷くうれいサーバーに戻もどすための手順てじゅんも策定さくていされた。液えき浸ひた利用りようしたサーバーには冷却れいきゃく油ゆが付着ふちゃくしているが、これを洗浄せんじょう油ゆで洗浄せんじょうし、冷却れいきゃくファンの再さい取とり付つけや空冷くうれい使用しようのPSUへの交換こうかん、通電つうでん確認かくにん、サーバーOSの起動きどう確認かくにんまでを、明確めいかく化かしているわけだ。

「これまでの実証じっしょう実験じっけんを通つうじて、いくつかの知見ちけんを得えることができました」と北山きたやま氏し。講演こうえんではその中なかから、2つが紹介しょうかいされた。

1つは、液えき浸ひた冷却れいきゃくに適てきしたヒートシンクの設計せっけいである。「通常つうじょうの空冷くうれいヒートシンクでは、フィンピッチ1.6mm、フィン厚あつ0.3mmが最適さいてきだとされています。しかしこれをそのまま液えき浸ひたシステムで使用しようすると、冷却れいきゃく油ゆの流速りゅうそくが空気くうきと異ことなるため、熱ねつ溜たまりが発生はっせいすることが分わかりました。そこで複数ふくすうのフィンピッチ／フィン厚あつでシミュレーションを行おこなった結果けっか、液えき浸ひた下もとではフィンピッチ3.5mm、フィン厚あつ0.8mmが最適さいてきだと判明はんめい、これによって冷却れいきゃく効率こうりつを1.24倍ばいに高たかめています」。

もう1つは、「液えき浸ひたシステムに適てきした冷却れいきゃく油ゆの素材そざい」だ。サーバー内部ないぶには、接着せっちゃく剤ざいやPVC（ポリ塩化えんかビニル）、EPDM（エチレンプロピレンジエンゴム）が使つかわれているが、これらと相性あいしょうの悪わるい冷却れいきゃく油ゆも少すくなくない。そこで代表だいひょう的てきな19種類しゅるいの冷却れいきゃく油ゆをリストアップし、これらの素材そざいを実際じっさいに浸ひたすことで、それぞれの相性あいしょうを検証けんしょう。長期ちょうき的てきな運用うんようを見据みすえた際さいに、使つかうべきではない冷却れいきゃく油ゆの基礎きそデータが収集しゅうしゅうできたという。

「私わたしたちは商用しょうよう利用りようを見据みすえてこれらの実証じっしょう実験じっけんを進すすめていますが、実際じっさいの液えき浸ひたシステムの普及ふきゅうには3つも条件じょうけんが存在そんざいすると考かんがえています。第だい1はニーズの拡大かくだいと汎用はんよう化か、第だい2はAI／5GなどのIT高度こうど化かに伴ともなう冷却れいきゃく要求ようきゅうの高たかまり、そして第だい3が運用うんよう改善かいぜんと保守ほしゅ体制たいせいの整備せいびです。第だい3の条件じょうけんに関かんしては、液えき浸ひたシステムをメンテナンスできる人材じんざいの育成いくせいや、液えき浸ひた利用りようしたパーツの廃棄はいきや再さい利用りようといった問題もんだいも解決かいけつしなければなりません。これら3つの要素ようそが成熟せいじゅくするとともに、環境かんきょう保護ほご・省しょう電力でんりょくへの要求ようきゅうが外部がいぶ要因よういんとしてさらに高たかまることで、液えき浸ひたシステムの普及ふきゅうが進すすむのではないでしょうか」（北山きたやま氏し）

なお実証じっしょう実験じっけんで使つかわれているような液えき浸ひたシステムソリューションは、デル・テクノロジーズが東京とうきょう・大手町おおてまち本社ほんしゃに開設かいせつした「液えき浸ひた冷却れいきゃくラボ」でも、デモンストレーションを見みることが可能かのうだ。「実際じっさいに実証じっしょう実験じっけんのシステムを見学けんがくした時ときには、Dell PowerEdgeが冷却れいきゃく液えきから引ひき上あげられて洗浄せんじょうされている様子ようすを見みて、まるで海うみから引ひき上あげられたようで感動かんどうしました。ぜひ多おおくの人ひとに見学けんがくしていただきたい」と上原うえはら氏しは話はなす。

液えき浸ひたシステムが実際じっさいのデータセンターに実装じっそうされれば、消費しょうひ電力でんりょく低減ていげんに大おおきな効果こうかを発揮はっきし、サステナビリティにも貢献こうけんすることになるだろう。今後こんごもこのイノベーションの動向どうこうに着目ちゃくもくしたい。