日立、高温の冷却液でもGPUを冷やせるコールドプレートを開発。AIデータセンターの冷却電力30%削減を見込む

日立製作所は10月21日、AIデータセンターのGPUを冷やすコールドプレートを開発したと発表した。試作品では、発熱部に向けて冷却液を送る独自の「U字トンネル流路」で、従来より温度の高い冷却液でもGPUを効率よく冷やせるようにした。同社が東京などの都市の外気温度で試算したところ、GPUの熱を外気に逃がすための冷却電力を30%減らせる見込みとなった。

コールドプレートは、半導体などの発熱部品に取り付け、中を通る冷却液に熱を移して集める冷却部材だ。AIデータセンターでは、集めた熱をポンプや冷却塔、チラー（冷凍サイクルで冷却液の熱を取り出して外へ出す装置）などで外気へ逃がしている。日立は、GPUの発熱と搭載数が増えるほど冷却設備の電力消費も膨らむと説明する。

同社によると、近年は45℃程度の冷却液を使う高温水冷却が期待を集めている。冷却液が高温なら外気との温度差を放熱に生かせ、冷却電力を減らせる見込みがある。ただ、GPUの面と平行に冷却液を流す従来の構造では、下流ほど冷却液が温まり、発熱部に冷たい冷却液をむらなく送るのが難しかった。

新しい構造では、冷却液はGPUの発熱部の近くまで厚み方向に進み、熱を受け取ったあとUターンして出口に向かう。日立によると、この流路は入る冷却液と温まって出る冷却液を分け、混ざって冷却性能が落ちるのを抑える。1本ごとの流路を短くし、微細な流路を数千本並列に並べて、細かい流路でも冷却液が流れやすいようにした。試作品の測定では、冷却液を送る動力が同じなら従来の構造より冷却性能が高かった。

同社によると、30%は外気で放熱できる期間が延びることによるチラーの年間稼働率の変化から求めた。試算は特定の地域のデータセンターを想定し、その外気温度を使ったもので、条件によって結果は変わると注記した。

今後はポンプやチラーまで含めた冷却設備全体の性能向上を進め、データセンターの設備の運用を統合する同社のサービス「HMAX Data Center」と連携させる方針だ。成果の一部は、米国機械学会が10月26日から29日にサンディエゴで開くInterPACK2026で発表を予定する。

【プレスリリース】日立製作所「日立、次世代AIデータセンターの電力消費量を低減するGPU冷却用コールドプレートを開発」