ストレージも冷却ループへ：コールドプレート対応SSDの設計

現在私たちが使用しているGPUサーバーは、近い将来、空冷から液冷へと移行します。現在の空冷システムでは、たとえば、8Uのラックスペースを占有し、前面に8基のSSDを配置することで、仕様を満たすために十分なエアフローを確保する構成が一般的です。ところが新しいサーバーでは、液体冷却が必須となるため、同じ8GPUの構成でもサイズは2Uに縮小されます¹。つまり、これまでのように8基のSSDを広いシャーシの中に余裕をもって配置する必要性が突然なくなるのです。今後は、ワット単位の廃熱が問題となる高密度な熱環境の中に組み込まれることになります。

この変化こそが、マイクロンが液冷SSDの設計を推進する契機となりました。ストレージも冷却ループの一部として機能する時代が来ています。単にそこに存在しているだけでは済まされません。E1.S（9.5mm）のフォームファクタのMicron 9650 NVMe™ SSDは、まさにこの目的で新たに設計されました。

このブログでは、SSDにおいて液冷が重要である理由、コールドプレート冷却の仕組み、そして9650 SSDの片面アーキテクチャーがコールドプレート接触に最適な設計である理由について解説します。

システムレベルでの変化

ドライブレベルの設計は重要ですが、興味深いのは、システムレベルで得られるメリットです。SSDが専用のエアフローに頼らず、液冷ループに組み込まれるようになれば、システム設計者はこれまでにない選択肢を手にすることができます。

• ストレージゾーン内のファンの数が減少（またはゼロ）：ドライブの冷却に使用していたファンの数が減る（または完全になくなる）ことで、節電になり、騒音負荷が軽減します。
• サーバーあたりのSSD密度の向上：エアフローによるスペースの制約がなくなれば、より小さいラックスペースにより多くのドライブを収容できます。
• 継続的なAIワークロードにおけるサーマル挙動の予測可能性が向上：液体冷却を採用することで、GPU、CPU、ストレージ間でエアフローを共有することに伴う変動性が解消されます。

これは単なる理論上の話ではありません。Deltaなどのエコシステムパートナーは、SSDコールドプレートを内蔵した完全液冷式のサーバープラットフォームをすでに出荷しています³。Micron 9650はこれらの構成に、コールドプレート環境向けに特別に設計されたE1.S（9.5mm）フォームファクタで対応しています。ASHRAE TC 9.9の産業用熱設計ガイドラインでは、データ処理機器の許容温度範囲が定義されており⁴、ドライブ密度が高い場合でも、液体冷却によって推奨範囲に十分収まるような動作が可能になります。

見逃せないもう一つのポイントは、効率性の向上です。液体冷却については一般に熱的余裕の観点から議論されますが、その真の価値は、ワットあたりのパフォーマンスに表れます。高回転のファンで電力を消費せずに、システム全体の冷却負荷を低減させると、その分のワット数を他のリソースに活用できるようになります。9650は、液冷アーキテクチャーに加え、前世代を上回るワット当たりパフォーマンスの向上も実現しており、これはサステナビリティ目標の達成と総所有コストの改善の双方に直接寄与します。

将来の展望

高密度のAIインフラでは、SSDの液体冷却が不可欠な要件になりつつあります。Uptime Instituteが実施した「2024年グローバルデータセンター調査」（Global Data Center Survey 2024）では、約20%の事業者が液体冷却を導入済みか、導入を計画していることが明らかになりました⁵。Micron 9650の片面アーキテクチャーは、コールドプレートとの接触を想定して特別に設計されています。この設計こそが、SSDにおける液体冷却の実用化を可能にしています。

加えて、SSDの熱環境を改善することで、コントローラのクロック周波数、書き込みスループット、持続的なワークロードパフォーマンスに関して、さらなる可能性を追求できる余地が生まれます。マイクロンはこの分野に引き続き注力していきますので、今後をどうぞご期待ください。

エアフロー計算や導入の詳細を含む完全な熱力学的解析については、 「マイクロンの液冷SSDに関するテクニカルブリーフ」をご覧ください。

詳細はmicron.com/9650のMicron 9650 NVMe SSDをご覧ください。