AIデータセンターのサーバー設備をイメージした画像。GPUの高発熱化に伴い、冷却設備の省電力化が重要な課題となっている。（イメージ画像）
今回のニュースのポイント
日立製作所は2026年10月21日、生成AIの普及に伴うデータセンターの電力消費を抑制するため、GPU冷却用の新型コールドプレートを開発したと発表しました。独自の「U字トンネル流路」により冷却性能向上と低圧力損失を両立し、試作品で高い冷却性能を確認しました。都市の外気条件を用いた年間試算では、GPUから回収した熱を外気へ放出するための冷却電力を30％削減できる見込みを得ています。今後は冷却設備全体の高効率化やデジタルサービスとの連携を進める方針です。
本文
株式会社日立製作所は2026年10月21日、生成AIの急速な拡大に伴い増大するデータセンターの電力消費量を低減するため、GPU（画像処理半導体）冷却用の新型コールドプレートを開発したと発表しました。AIデータセンターではGPUの高発熱化に伴い、発生した熱を外気へ放出するための冷却設備にかかる電力負荷が大きな課題となっています。日立は冷却構造を刷新することで、外気を放熱に活用しやすくし、GPUから回収した熱を外気へ放出するために必要な年間冷却電力を30％削減できる見込みを得ました。
データセンターの液冷システムでは、GPUに直接接触させるコールドプレート内の冷却液に熱を移し、ポンプやチラー（冷却装置）、冷却塔などを経由して外気へ放熱します。従来構造では冷却液をGPU表面に沿って平行に流すため、流路の後方ほど温度が上がり、発熱部全体を均一に冷やしにくい課題がありました。また、流路を細かくすると、冷却液が流れる際の圧力損失が大きくなり、冷却液を循環させるポンプに必要な動力も増えるという課題がありました。
これらの課題を解決するため、日立は冷却液をGPUの発熱部に向かって厚み方向に直接流す独自の「U字トンネル流路」構造を開発しました。供給された冷たい冷却液を発熱部近傍へ届けて熱を回収させた後、U字型に折り返して排出することで、入口側の冷たい液体と熱を吸った温かい液体の混合を抑えています。さらに、数千本の微細な流路を多並列に配置することで、流路1本あたりの長さを短く抑え、液体の摩擦抵抗を低減しました。
開発したコールドプレートの試作品を用いた実測では、冷却液の流量が毎分4リットルの条件において、熱抵抗0.011K/W、圧力損失27.6kPaを確認しました。日立によると、従来構造と同じ冷却動力の条件で、より高い冷却性能が得られたといいます。圧力損失を抑えつつ冷却効率を高めることで、ポンプ動力を増やすことなく高い熱回収能力を発揮できる技術的裏付けを得た形です。
日立によると、この新技術により、従来より高温の冷却液を用いてもGPUを所定温度以下に冷却できるといいます。温度の高い冷却液を利用できることで、外気との温度差を生かして放熱しやすくなり、チラーによる機械的な強制冷却を行わずに済む期間を年間通じて拡大できます。東京などの代表的な都市の外気温度条件を用いて、年間のチラー稼働率の変化を試算した結果、外気へ熱を逃がすための年間冷却電力を30％削減できる見通しが得られました。なお、この削減効果は設置地域や設備構成等の条件により異なります。
今後は、今回開発したコールドプレートを起点に、ポンプ、チラー、配管を含めた冷却システム全体での統合制御・高効率化を進める計画です。日立が提供するデータセンター運用ソリューション「HMAX Data Center」と連携させ、AIインフラの安定運用と省電力化を両立する技術として進化させていく方針です。なお、本成果の一部は2026年10月26日〜29日に米国サンディエゴで開催される国際学会「InterPACK2026」にて発表が予定されています。
生成AIの普及に伴い、データセンターの運用コストと電力確保は世界的な経済問題となっています。今回の技術開発は、GPU自体の演算性能や消費電力を直接変えるものではありませんが、不可避となる大発熱をいかに効率的に処理し、冷却インフラ側の消費電力を抑制できるかという実務課題に対する具体的な解法を示しています。今後は、冷却設備全体の高効率化や運用技術との連携が、実際のデータセンター運用においてどのような効果をもたらすかが注目されます。（編集担当：エコノミックニュース編集部／Editorial Desk: Economic News Japan）
