モバイルインターネット、クラウドコンピューティング、ビッグデータの急速な発展、そして「デジタルチャイナ」といった国家戦略の推進により、社会全体で生成されるデータ量は増加し続け、データセンターの建設が加速しています。同時に、人工知能（AI）や5Gの台頭もコンピューティングパワーの需要を大幅に増加させ、それに伴い放熱圧力も高まっています。

空冷は依然としてデータセンターの主流の冷却方式です。建設コストが低く、技術が成熟しているなどのメリットがありますが、冷却効率は液冷に比べてはるかに劣ります。実験では、空冷式データセンターのPUE（電力使用効率）は通常1.3～1.5であるのに対し、液冷技術では1.05未満まで低減できることが確認されています。

チップの性能向上に伴い、チップ1個あたりの消費電力は1kWを超え、キャビネット1台あたりの消費電力は150kWを超える可能性があります。空冷では、拡大し続ける冷却ニーズへの対応がますます困難になり、冷却能力の高い液冷は次世代データセンターにとってより優れた選択肢となるでしょう。

液体冷却技術は、発熱装置が冷却媒体と直接接触しているかどうかによって、次の 2 つのカテゴリに分けられます。

① 直接接触液体冷却：冷却剤がチップに直接接触し、単相浸漬液体冷却、相変化全浸漬液体冷却（二相浸漬液体冷却）、スプレー液体冷却などの方式があります。

②間接接触液体冷却：冷却剤は冷却プレートを通して間接的に熱を奪い、チップに直接接触しません。これには単相冷却プレート液体冷却と相変化冷却プレート液体冷却が含まれます。

コールドプレート液体冷却の技術は比較的成熟しており、変換も容易であるため、現在では市場の主流のソリューションとなり、データセンターのアップグレードに役立っています。

コールドプレート液冷技術：チップなどの発熱部品の熱は、コールドプレートを介して循環配管内に封入された冷却液に間接的に伝達されます。冷却液は熱を奪い、一次側回路へと伝達します。一次側回路では冷却システムによって冷却され、最終的にシステム外へ排出されます。

▲ コールドプレートサーバー

コールドプレート液冷技術は、冷却剤を熱伝達媒体として用い、熱源から遠端へ熱を伝達してから冷却します。冷却剤は空気よりも熱伝導率が高く、熱の吸収と伝達が速いため、コンピューティングセンター内の騒音や粉塵汚染を効果的に低減し、コンピューティングセンター全体の環境を最適化します。

コールドプレート液冷システムは、主に一次側（屋外）循環と二次側循環（屋内）の2つの部分に分かれています。一次側での熱伝達は水温の上昇または下降によって行われ、二次側での熱伝達は冷却水温度の上昇または下降によって行われます。

一次側システムは、屋外放熱設備、循環水ポンプ、定圧給水装置、水処理装置、配管で構成されています。冷熱源には機械式冷凍システムと自然冷却システムを採用し、二次側端末の異なる温度要件に対応します。

二次側システムは、熱交換冷却プレート、冷熱分配ユニット、循環配管、冷熱源などのコンポーネントで構成されています。二次側液ループは、冷熱分配ユニットからラックまで設計され、循環配管を介してIT機器に接続され、循環配管を介して冷熱分配ユニットに戻ります。

冷却水分配ユニット（CDU）は、放熱プロセスにおける重要なコンポーネントです。主にプレート式熱交換器、電動比例弁、二次循環ポンプ、膨張タンク、安全弁、入水管と出水管の専用ジョイント、コントローラとそのパネルなどで構成されています。一次システムと二次システム間の熱交換に使用され、冷却水の流量と温度を制御します。

さらに、電子機器の一部として、熱交換冷却プレートが液体冷却サーバーに統合されており、液体冷却システムの完全性と安定性が向上しています。

高効率：冷媒が熱交換媒体として空気の一部を置き換え、空冷式空調設備と組み合わせることで、放熱効率が大幅に向上します。

高密度展開: 効率的な熱交換機能により、キャビネットの電力密度が継続的に向上し、高いコンピューティング能力を必要とするシナリオに適応します。

高い信頼性:漏れ検出、障害警告、および安全監視メカニズムにより、安定したシステム動作が保証されます。

省エネと消費削減：機械冷凍設備の使用割合を大幅に削減し、全体的なエネルギー消費を削減します。

システム変換をサポート:コールドプレート液体冷却は、既存の空冷式コンピュータ ルーム システムと互換性があり、簡単なシステム変換で元のシステムに直接接続できます。

① 共用冷水システムの液冷化

改修計画:システムは空冷 + 液冷で構成され、空冷と液冷は冷却塔とチラーから提供される一連の冷源を共有し、冷水パイプライン リング ネットワークから液冷 CDU に接続します。液冷 CDU と液冷二次側パイプライン リング ネットワークを追加します。

特徴:既存の冷源を利用し、冷水パイプラインリングネットワークを介して液体冷却システムの一次側に直接接続するため、変換の難易度が低い。

改造後のメリット:コールドプレート液体冷却キャビネットの使用により、キャビネットの電力密度が向上し、コンピュータ室の有効使用面積が拡大し、コンピュータ室内の騒音と IT 機器のコアコンポーネントの損傷率が低減しました。

②共用冷却水システムの液冷化

改修計画：システムは空冷+液冷を採用し、空冷と液冷は1組の冷却源を共有し、液冷は冷却塔を液冷の一次側として直接使用し、冷却水パイプラインリングネットワークから液冷CDUに接続し、新しい液冷CDUと液冷二次側パイプラインリングネットワークを追加します。

特徴:元の冷却水システムのみを変更すると、ほとんどのチラーを停止できるため、エネルギー消費が大幅に削減されます。同時に、液体冷却の一次側に新しい水フィルター装置が追加され、液体冷却 CDU に入る水の品質を効果的に確保できます。

変革後の効果：コンピュータ室のIT機器以外の機器の消費電力が削減され、コンピュータ室のPUE値が下がり、コンピュータ室キャビネットの電力密度とコンピュータ室の有効利用面積も増加しました。

チップの性能向上に伴い、効率的な放熱技術に対する市場の需要も高まっています。この課題に対応するため、コールドプレート液冷技術は、コールドプレート材料の熱伝導率、インテリジェント制御システム、廃熱回収など、様々な面でブレークスルーを目指しています。今後、技術の成熟、規格の向上、適用規模の拡大に伴い、コールドプレート液冷技術はデータセンター分野でより広く利用されるようになるでしょう。