ダイレクトチップ冷却(DTC)

ダイレクトチップ冷却(DTC)とは?

CPUやGPUなどの発熱源にコールドプレートを直接密着させ、その内部に冷却液を循環させて効率的に熱を奪う最先端の液冷技術です。
マイクロプロセッサ(CPU/GPU)の表面に液体冷媒(クーラント)を循環させることで、直接的に熱を除去します。

この方式は、データセンター内の高性能コンピューティング(HPC)システムから熱を効率的に除去するために特別に設計された液冷方式の一種です。

ダイレクトチップ冷却(DTC)の仕組み

一般的に、以下のプロセスでサーバーの熱を効率よく排出します。

Data Center Liquid Cooling
  • コールドプレートの装着(Cold Plate Attachment)
    高発熱部品にコールドプレートを取り付け、チップとプレート間に熱伝導率の高いグリスやシート(TIM)を挟むことで効率よく熱を伝達します。

  • クーラントの循環(Coolant Circulation)
    コールドプレート内部に、電気絶縁性を持つ誘電流体(非導電性液体)や冷却水を循環させます。液体が流路を通過する際に、チップが発生させる熱を吸収します。

  • 熱交換と放熱(Heat Dissipation)
    熱を吸収した高温のクーラントは、CDU(冷却水配分装置)へ送られ、そこで施設側の冷却水や外気に熱を移します。CDUには主に2つの方式があります。

    • L2A(Liquid-to-Air)方式
      ファンを用いて空気へ放熱し、クーラントを再循環させます。
    •  L2L(Liquid-to-Liquid)方式
      施設側の冷却水(一次側)と熱交換を行い、より高い冷却能力を発揮します。

  •  再循環(Recirculation)
    冷却されたクーラントは再びコールドプレートへと送られ、継続的な冷却サイクルを維持します。

ダイレクトチップ冷却における2つの方式

  • 単相式(Single-Phase): 冷却媒体が液体の状態を維持したまま循環する、最も一般的な方式です。
  • 二相式(Two-Phase): 冷却媒体が熱によって蒸発(気化)し、その後凝縮して液体に戻る際の「潜熱」を利用します。
    システムは複雑になりますが、より極めて高い熱吸収能力を発揮します。

 

データセンターのエネルギー効率改善に向けて

現代のデータセンターでは、高密度サーバーの導入により、従来の「空冷方式」だけでは冷却能力が限界に達しつつあります。
ダイレクトチップ冷却は、空冷よりも圧倒的に高い冷却効率を誇り、データセンターのPUE(電力使用効率)改善に直結します。エネルギー効率の向上は、運用コストの削減だけでなく、企業の長期的なサステナビリティ目標(脱炭素化)を達成するうえで極めて重要な戦略となります。

 

その他のメリット

  • 静音性の向上: 大風量のファンを必要としないため、サーバー室内の騒音を大幅に抑制できます。
  • 設置スペースの最適化:ラックあたりの実装密度を高められるため、データセンターの省スペース化が可能です。
  • ハードウェアの信頼性確保: チップを常に低い動作温度に保つことで、サーマルスロットリング(過熱による性能低下)を防ぎ、ハードウェアの寿命を延ばします。

 

冷媒関連

お役立ち情報

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