伝導液冷システムの最重要ユニット「CDU」：福田昭のデバイス通信（481） AIサーバの放熱技術（14）（1/2 ページ）

今回は伝導液冷の優位性を支える最も重要なユニット「CDU（Coolant Distribution Unit）」の仕組みと能力を説明する。

[福田昭，EE Times Japan]

CDUが空調機（CRAC）とチラーを不要に

　サーバやデータセンターなどの放熱技術に注目が集まっている。演算処理を担うGPUとCPUの最大消費電力（熱設計電力（TDP））が増加しつつあることで、効率の高い放熱技術が強く求められるようになってきた。

　そこで本コラムでは、サーバやデータセンターなどを支える最新の放熱技術を第468回から、シリーズで説明している。前々回は間接・伝導方式の液体冷却技術（伝導液冷技術）がどのような構成になっているかをご説明した。続く前回は、従来のラックマウントサーバおよびデータセンターの放熱に使われてきた強制空冷に対する、これから普及するとみられる伝導液冷の優位性を述べた。

　今回は伝導液冷の優位性を支える最も重要なユニット「CDU（Coolant Distribution Unit）」の仕組みと能力を簡単にご報告する。CDUは日本語では「冷却水分配器」や「冷却水循環器」「冷媒熱交換器」などと呼ばれる。伝導液冷システムにおけるCDUの役割は、サーバ側の一次冷却液とデータセンターインフラ（ファシリティ）側の二次冷却液の間で、熱交換を実施することにある。

　液体と液体の熱交換器「CDU」が存在することで、強制空冷システムを構成する「空調機（CRAC：Computer Room Air Conditioner、「クラック」とも呼ぶ）」「冷却水循環器（チラー：Chiller）」が不要となったとも言える。

伝導液冷システムを構成するモジュールやユニットなど。冷却プレートと冷却液（一次冷却液）によって発熱部品（GPUやCPUなど）を冷やすモジュール、一次冷却液と二次冷却液の間で熱交換を実施するCDU、二次冷却液を冷やす冷却塔（クーリングタワー）で構成される［クリックで拡大］ 出所：Supermicroが国際学会Hot Chips 2024のチュートリアルで講義した「Thermal Techniques for Data Center Compute Density」のスライドから

CDUにはガスケットプレート式熱交換器を採用

　伝導液冷のCDUには、ガスケットプレート式熱交換器を採用することが多い。特定の凹凸形状を備えた薄い金属板を数多く積層し、金属板同士が形成する多数のすき間（液体の流路）に一次側の高温液体と二次側の低温液体を隣り合うように流すことで、効率の高い熱移動を促す。薄い金属板（ガスケット封止されたプレート）を介して温度の異なる液体が熱を交換する。

　CDUの設置頻度には、「ラックマウント当たりにCDUをレイアウト」「ラックを並べた列（あるいはポッド）ごとにCDUをレイアウト」などがある。ラックマウントごとにCDUを備える場合、CDUの放熱能力は60kW〜200kWとなる。列あるいはポッドごとのレイアウトだと、短い列で400kW〜800kW、長い列では1000kW〜2400kWと非常に高い放熱能力のCDUを必要とする。

伝導液冷システムの構成例とCDUの構成例［クリックで拡大］ 出所：NVIDIAが国際学会Hot Chips 2024のチュートリアルで講義した「Next Generation Cooling for NVIDIA Accelerated Computing」のスライドから