AWSがAI時代に向けたデータセンター革新、液冷システムで電力効率46%改善へ

AWSが次世代AI時代に向けた大規模なデータセンター改革を発表した。液冷システムの導入により最大46%の冷却効率改善を実現し、AI処理に不可欠な高密度サーバーへの対応を強化。同時に電力供給システムの簡素化により、安定性と効率性の大幅な向上を図る。これらの革新により、データセンターのエネルギー効率を従来比で最大4.1倍に高められる見通しだ。

注目すべきは、この新システムが既存のデータセンターにも後付けで導入できるよう設計されている点だ。これはAWSの現有インフラを段階的にアップグレードできることを意味し、大規模な設備更新に伴うダウンタイムやコストを最小限に抑えることができる。

また、AWSは液冷システムの開発にあたり、主要なチップメーカーと緊密に協力している。NVIDIAのIan Buck副社長は「AIインフラを効率的に冷却しながらエネルギー使用を最小限に抑えることが可能になる」と、この協力関係の重要性を強調している。
システムの特筆すべき技術的特徴は、液冷と空冷を柔軟に組み合わせられるマルチモーダル設計にある。高性能AI処理を行うサーバーには液冷を適用し、ネットワーク機器やストレージサーバーなど比較的発熱の少ない機器には従来の空冷を使用する。これにより、各機器の特性に応じた最適な冷却方式を選択できる。
この新しい冷却システムの効果は既に実証されており、ピーク時の冷却に必要な機械的エネルギー消費を最大46%削減できることが確認されている。特筆すべきは、この大幅な効率改善が水使用量の増加を伴わないという点だ。これは環境負荷の観点からも重要な成果といえる。

AWSが導入する新しい電力供給システムは、データセンターの信頼性と効率性を根本から見直す野心的な取り組みとなっている。この改革の核心は、電力が送電網からサーバーに届くまでの経路を可能な限り単純化することにある。従来のデータセンターでは、電力は送電網から最終的にサーバーに届くまでに複数回の変換を経る必要があった。これは効率の損失だけでなく、システム障害のリスクポイントも増やす要因となっていた。
新システムでは、電力変換の回数を大幅に削減することで、変換時のエネルギー損失を最小限に抑えている。さらに重要な点として、バックアップ電源をサーバーラックのより近くに配置する設計を採用した。これにより、非常時の電力供給経路も短縮され、システムの信頼性が向上している。この設計変更によって、電気系統における潜在的な障害ポイントを実に20%も削減することに成功している。

排熱システムにも革新的なアプローチが導入された。従来は多数の電動ファンを使用して強制的に熱を排出していたが、新システムでは自然な気圧差を積極的に活用する設計を採用。これにより、ファンの使用数を大幅に削減しつつ、効率的な排熱を実現している。このアプローチは単にファンの電力消費を減らすだけでなく、システムの複雑さも低減し、保守性の向上にも貢献している。
こうした改善の集大成として、新たに開発された電力シェルフは特筆に値する。この革新的な設計により、ラック単位での電力密度を今後2年間で6倍に、その後さらに3倍に向上させることが可能となる。これは単なる数値目標ではなく、次世代のAIワークロードが要求する膨大な演算能力に対応するための戦略的な布石となっている。

AWS Infrastructure Servicesのバイスプレジデント、Prasad Kalayanaraman氏は「これらのデータセンター機能は、エネルギー効率の向上と新しいワークロードへの柔軟な対応という点で重要な一歩となる」と述べている。実際、この新システムの導入により、サイトあたりの計算能力を12%向上させることが可能となり、必要なデータセンターの総数を削減できる見込みだ。
環境負荷低減への取り組みは冷却システムの改善だけにとどまらない。データセンターの建設材料にも革新が及び、コンクリートの製造過程での炭素排出量を業界平均と比べて35%削減することに成功。さらに、バックアップ発電機には再生可能ディーゼルを採用し、従来の化石燃料由来のディーゼルと比較してライフサイクルでの温室効果ガス排出を90%削減している。

AIブームの本格化に伴うデータセンターの電力消費急増に対し、AWSの今回の取り組みは極めて本質的なアプローチを示している。特に、液冷と空冷のハイブリッド方式の採用は、効率性とコストのバランスを考慮した現実的な解決策といえる。
ただし、2年で6倍、その後さらに3倍という急激な電力密度の向上計画には慎重な技術的検証が必要だろう。特に、高密度化に伴う局所的な熱集中の管理は、システムの安定性を左右する重要な課題となる可能性が高い。
さらに注目すべきは、これらの技術革新が既存のデータセンターへの後付け導入を考慮して設計されている点だ。これは、持続可能性への配慮が単なるスローガンではなく、実践的な設計思想として組み込まれていることを示している。

2024年12月3日