液浸ならぬ“水浸” データセンター冷却技術で日台がタッグ 生成AIの計算資源課題を克服

[浅井英二，ITmedia]

　スーパーコンピュータの冷却技術を開発するベンチャー企業のZYRQ（新潟県長岡市）は7月19日、台湾最大の研究開発機構である工業技術研究院（ITRI）と共同で「水浸」冷却システムの次世代機を開発することを明らかにした。生成AIの需要急増に伴い、データセンターは「冷却能力」「電力」、そしてそれらを緩和する「水」がいずれも不足するという三重苦に見舞われている。2025年に出荷が始まる最先端のGPUでは消費電力が1000Wを超えるため、電力消費と発熱の課題解決が急務となっている。ZYRQが開発した、基板を水に浸すという水浸冷却技術が光明となるかもしれない。

会場でデモされた現行機。74×53×42センチのコンパクトな水槽にGPUが3基搭載された基板が12枚収まり、合計36基のGPUが安定稼働

　ZYRQは新潟県長岡市に本社を置く研究開発型のベンチャー企業。コンピュータを冷却する技術に強みを持ち、これまでにもスパコン開発に技術協力するなどして実績を重ねてきた。2023年後半には、基板全体は特殊な伝熱性の高い絶縁フィルムで被覆し、GPUの半導体表面には水が直接流れるヒートシンクを取り付けて水槽に収めるという、全く新しい水浸冷却技術を確立することに成功した。

　これまでにも分岐配管によって冷水を供給する「液冷」方式や、電気を通さない合成油やシリコンオイルに基板を浸す「液浸」方式はあったが、ZYRQは水道水のような一般的な水を使用し、高い冷却能力を安価かつ最小限の構成で実現している。これが台湾半導体業界のパイオニアであるITRIの目に留まった。ITRIは2024年2月、5月、7月と長岡市のZYRQ本社を訪れ、共同で計測実験を行い、1000WクラスのGPUが25度以下で安定稼働する高い冷却性能を確認したという。

　ITRIは今後、彼らが開発・保有している熱伝導技術を水浸冷却システム用に最適化して提供し、冷却熱容量密度を現時点の2倍にまで高めた次世代の水浸冷却システムの開発に協力していくという。

　1000WクラスのGPUでも25度で安定稼働するとなれば、AIデータセンターの運用がより効率良くなるだけでなく、GPU製造におけるパッケージング工程の難しさからも解放されるはずだ。そうなれば、目先のGPUの供給がある程度潤沢になる可能性もあるほか、半導体設計そのものが革新されていく可能性もある。設計期間の短縮、半導体面積の縮小、消費電力の削減、駆動速度の向上など、その恩恵は計り知れない。AIプロセッサを手掛ける台湾Alchip Technologiesで日本事業を統括する古園博幸GMは「発熱が足かせになっていたが、25度で安定稼働できれば、大きな制約がなくなる」と期待を寄せる。