液冷、液浸冷却システムの導入と運用

第1部 冷却技術の種類、特徴とサーバ、データセンタへの応用

(2025年2月14日 10:00〜11:30)

　本講演では、高度情報化社会を支えるデータセンタやサーバなど様々な電子機器の熱制御において、カーボンニュートラルを意識した省エネ促進が重要であることを紹介します。その後、先ず、空冷・液冷・浸漬冷却技術における冷却能力の差について理解を深めます。その後、熱設計の基礎となる伝熱工学について概説し、ファンやポンプを用いた空冷と液冷において、伝熱相関式を用いた冷却面温度の予測方法について説明します。受講者は、例題を通して冷却面温度の具体的予測方法について学ぶことができます。その後、今後のデータセンタやサーバの冷却技術として注目されている浸漬冷却の簡易設計方法について学び、その最新技術について紹介します。最後に、高発熱密度電子機器の熱設計で無視できない接触熱抵抗やヒートスプレッダの考え方についても紹介します。

1. はじめに
2. 空冷/液冷/浸漬冷却の性能差
3. 伝熱相関式による簡易熱設計法
   1. 伝熱の3形態
   2. ファン/ポンプを用いた空冷/液冷の簡易熱設計手法
4. 電子機器の浸漬冷却
   1. 油浸冷却
   2. 沸騰冷却
5. その他、高発熱密度電子機器の熱的課題
   1. 接触熱抵抗について
   2. ヒートスプレッダについて
6. おわりに
• 質疑応答

第2部 サーバー液浸冷却システムと液浸冷却液に求められる特性について

(2025年2月14日 12:10〜13:40)

　生成AIなどのデジタル技術の急速な発展に伴い、データセンターの電力消費が増大しています。その大きな内訳は、サーバーの能力向上による電力消費の増加と、能力向上により増加する発熱を冷却するための電力消費の増加です。特に後者に関しては、冷却技術の最適化により電力消費を削減することが可能です。本講演では、サーバー冷却システムの中でも冷却効率が高い液浸冷却システムについて紹介し、その特性やメリットについて詳しく解説します。

1. 液浸冷却システムが必要とされる背景
   1. 高密度コンピューティングの増加による空冷の冷却効率の限界
   2. 省エネ貢献による環境への配慮
2. 液浸冷却システムについて
   1. 冷却システムの比較
      • 空冷
      • 水冷
      • 液浸
   2. 単相式液浸冷却と二相式液浸冷却の比較
   3. 冷却効率以外のメリット (空冷対比)
   4. 液浸冷却システムの課題
3. 液浸冷却液に求められる特性
   1. 液浸冷却液でポイントとなる性状
   2. 材料適合性評価
   3. 添加剤技術による付加価値 (長期酸化安定性)
   4. 日本の消防法対応を目的とした冷却液 (ENEOS IX Type J)
   5. 高冷却効率を極めた冷却液 (ENEOS IX Type H)
   6. 植物を原料としたCO2排出量削減に貢献する冷却液 (ENEOS IX Type B)
• 質疑応答

第3部 次世代高性能サーバー冷却用沸騰冷却手法の開発

- ポンプ駆動沸騰からポンプレス沸騰まで -

(2025年2月14日 13:50〜15:20)

1. 次世代高性能サーバーの冷却手法の発展
   1. 発熱量/発熱密度の推移
   2. 現状の空冷、水冷手法の特長と限界
   3. 電子機器における沸騰冷却の特長
2. 拡張流路を用いた高性能冷却器の開発
   1. 流動沸騰の流動不安定性と伝熱性能低下
   2. 拡張流路を用いた流動安定性と伝熱促進効果
   3. 複数データセンターサーバーの同時冷却の実現
3. 新型ポンプレス沸騰 (自己吸引沸騰) の開発
   1. 気泡の膨張を用いた流動制御と伝熱促進
   2. 自己吸引沸騰の伝熱性能評価結果
   3. 高熱流束、無重力、低圧環境への対応
4. 結論
• 質疑応答

第4部 最先端サーバーへの液体浸漬冷却の適用

(2025年2月14日 15:30〜17:00)

1. データセンターの変遷と今後の動向
   1. データセンターの社会的使命
   2. クラウド時代の冷却設計
   3. HPC、生成AI時代における冷却設計
   4. 省エネ設計の課題、空調の省エネとサーバの省エネ問題
   5. データセンターの電力問題
2. サーバのチップレベルからの冷却課題
   1. チップと放熱、TIM、空冷、水冷問題
   2. コールドプレート冷却と課題
   3. 一相液浸、二相液浸設計と将来動向
3. クラウドのサーバのマイクロサービスと分散化技術
   1. マイクロサービスがなぜ必要か
   2. データセンターの分散化とエネルギー問題
   3. 分散化と空調制御方式技術
4. 液浸冷却技術の開発動向
   1. DLC冷却設計
   2. DLCを用いたデータセンター事例
   3. 配管設計
   4. 一相液浸の技術
   5. 溶剤の選択と熱伝達率問題
   6. 一相液浸設計事例、他社の動向
   7. 二相液浸の技術、チップからの熱移送
   8. 冷媒の選択と性能
   9. 二相液浸の設計事例と他社の動向
5. データセンターの今後の課題と展望
   1. エネルギー問題
   2. CPU/GPUチップの動向展望
   3. ビル型データセンターとコンテナでーだセンター
   4. 既存ビルのリニューアルと空調システム
   5. 脱炭素への対応
• 質疑応答