日立、GPU冷却新技術を開発 冷却電力30％削減を試算

日立製作所は2026年10月21日、AIデータセンターで使うGPU向けの液冷部品「コールドプレート」を開発したと発表した。冷却液をGPUの発熱部に効率よく届ける独自構造を採用し、放熱に使う設備の電力を約30％削減できるとの試算を示した。ただし、この30％は特定の地域と外気温条件を置いた冷却設備の試算値であり、データセンター全体の消費電力が一律に30％減るという意味ではない。

GPUに向かって流れる「U字トンネル流路」

一般的なコールドプレートは、GPUの表面に沿って冷却液を流し、熱を回収する。ところが流路の後半では液が温まり、熱い部分に十分冷たい液を届けにくくなる。日立の新構造は、GPUの発熱部に向けて冷却液を厚み方向へ流し、熱を吸収した液をU字型に折り返して排出する方式だ。入口側と出口側の流れを分離し、温まった液が冷たい液に混ざることを抑える。
新構造では数千本の微細な流路を並列に配置した。一本一本の流路を短くすることで、液が通る際の摩擦と圧力損失を抑えながら、熱を受け取る面積を確保する設計になっている。流路を細かくすると一般にポンプの負担が増えるが、並列化によって冷却性能と流しやすさの両立を図った点が特徴だ。GPUが高発熱化するほど、熱の回収だけでなく冷却液を循環させる電力も重要になる。

試作品の実測と「30％」の意味

試作品を使った測定では、冷却液の流量4L/分で熱抵抗0.011K/W、圧力損失27.6kPaを確認した。日立によると、従来構造と同じ冷却動力でより高い冷却性能を得られたという。熱抵抗は発熱部から冷却液へ熱が伝わりにくい度合いを示し、低いほど有利な指標だ。一方、圧力損失は液を循環させるポンプの負担と関係するため、両者を合わせて評価する必要がある。
約30％という削減率は、GPUから回収した熱を外気に放出する冷却設備について、代表的な都市の外気温とチラーの年間稼働率を基に計算した見込みだ。試作品の冷却性能そのものは測定で確認しているが、30％の削減が商用データセンターで実測されたわけではない。日立は45℃程度の冷却液を使う高温水冷却にも言及し、より高温の液でGPUを冷やせれば外気を利用できる期間が長くなると説明している。

HMAX Data Centerとの連携を検討

日立は今後、コールドプレート単体だけでなく、ポンプ、チラー、配管を含む冷却設備の統合制御へ技術を広げる方針だ。データセンターの運用を支援する「HMAX Data Center」と連携させ、設備全体の効率と安定性を高める構想を示した。現時点で製品としての発売日、導入価格、実際の商用設備での削減実績は発表されておらず、導入効果は設備条件によって変わる。
生成AI向けの計算基盤では、多数のGPUが発生させる熱を安全に処理する必要がある。今回の発表は、GPU自体の演算性能を上げる技術ではなく、冷却設備が使う電力を抑えるための部品開発に位置づけられる。日立は成果の一部を10月26～29日に米国で開催される「InterPACK 2026」で発表する予定。実用化に向けては、実設備での長期運用やメンテナンス性、地域ごとの気温条件でどこまで省電力効果が得られるかが焦点となる。