■AIは熱を作る産業でもある
生成AIは、膨大な計算を行う。
そのためには、大量のGPUが必要になる。
GPUは、非常に高性能な半導体だ。
しかし同時に、非常に大量の熱を出す装置でもある。
しかもAI時代では、そのGPUが数千台、数万台単位で並ぶ。
つまりAIデータセンターでは、
知能生成と同時に、膨大な熱生成も行われている。
■電力の多くは熱になる
ここで重要なのは、電力は最終的にほぼ熱になるということだ。
つまり、
AIが計算する
↓
GPUが電力を使う
↓
電力が熱になる
↓
その熱を外へ逃がす必要がある という構造になる。
■実は計算より冷却が大変
AIが進化するほど、計算量は増える。
しかし、実際の運営側で大変なのは、どう冷やすかである。
なぜなら、GPUは温度が上がると、
● 性能低下
● 誤動作
● 劣化
● 故障 を引き起こすからだ。
つまり、冷やせないと、性能を上げられない。
■空冷は限界に近づいている
従来のデータセンターは、主に空冷だった。
つまり、大量の空気を流して冷やしていた。
しかしAI時代では、発熱密度が急激に上がっている。
すると、
● ファンだけでは冷えない
● 空気の熱容量が足りない
● ラック内部で熱が滞留する
● 消費電力より冷却電力が増える などの問題が出始める。
つまり、計算するために電力を使うより、
冷やすために電力を使う割合が増えていく。
■液冷時代へ
そのため現在、世界中で急速に進んでいるのが、液冷化である。
液体は、空気より圧倒的に熱を運びやすい。
そのため、
● 水冷
● 直接液浸
● 冷却プレート
● 冷媒循環 など、さまざまな方式が開発されている。
つまり未来のデータセンターは、サーバー室というより、
巨大な冷却設備へ近づいていく可能性が高い。
■冷却のために場所まで変わる
さらに面白いのは、データセンターの立地まで変わり始めていることだ。
例えば、
● 北極圏近く
● 寒冷地
● 海底利用
● 水資源が豊富な地域
● 発電所の隣 など。
つまり今後は、どこにAIを置くかではなく、
どこなら冷やせるかが重要になる。
■AI競争は電力確保競争でもある
ここで見えてくるのは、AI競争の本質が、単なるアルゴリズム競争ではないことだ。
実際には、
● 半導体
● 発電
● 水
● 冷却
● インフラ
● 資源 をどれだけ確保できるかの勝負になり始めている。
つまりAIとは、知力産業に見えて、超巨大インフラ産業でもある。
■研究者視点 冷却技術は次世代産業になる
現在、研究開発が加速しているのは、
● 液冷
● ベイパーチャンバー
● 次世代TIM
● 放射冷却
● 熱シミュレーション
● AI制御冷却 など。
今後は、どれだけ計算できるかより、どれだけ熱を制御できるかが重要になる可能性が高い。
■現場視点 理論通りに冷えない
しかし現場では、もっと泥臭い問題が起きる。
例えば、
● 放熱部材が浮く
● 接触面に空気層ができる
● 微細な段差で熱抵抗が増える
● 組立誤差で性能が変わる
● 自動化工程でズレる
● 試作と量産で冷却性能が変わる など。
つまり冷却とは、冷却装置を入れれば終わりではない。
熱対策は工程成立で決まる
本当に重要なのは、
● どう接触するか
● どう加工するか
● どう貼るか
● どう量産するか
● どう安定供給するか である。
つまり熱対策とは、材料性能だけではなく、工程成立で決まる。
■OTIS視点で重要なこと
OTIS視点では、熱問題は、単なる放熱材料選定ではない。
重要なのは、
● 微細加工
● 接触
● 加工精度
● 貼り合わせ
● 薄膜加工
● 自動化供給
● 量産安定性 である。
AI時代になるほど、熱の最後の1mmの難易度は上がっていく。
■OTISでできること
OTISでは、
● 高精度打ち抜き
● 微細加工
● 薄膜加工
● 高精度ラミネート
● 熱対策材料加工
● リール供給
● 異形状積層
● 自動化対応 などを通じて、
熱対策材料を量産で使える形へ近づけることに貢献できる。
■OTISの専門外
一方でOTISは、
● データセンター設計
● GPU設計
● 冷却装置開発
● CFD専業解析
● 発電インフラ を専門とする会社ではない。
しかし、熱問題を量産工程で成立させるという領域では、
重要な役割を担える可能性がある。
■まとめ
AI時代は冷却文明になるかもしれない
AIは、知能革命に見える。
しかしその裏では、
● 電力
● 資源
● 冷却
● 水
● 熱制御 という、極めて物理的な問題が巨大化している。
つまり未来は、どれだけ賢いかだけではなく、
どれだけ熱を制御できるかで決まる時代になるのかもしれない。
そしてその裏側では、熱の最後の1mmを成立させる技術が、ますます重要になっていく。
コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。
※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません。
