高密度GPUサーバーシャーシ用のファンウォールの設計方法

ファンはシンプルに見える。.

しかし、8基の高出力アクセラレータ、 2基のCPU、メモリバンク、NVMeドライブ、PCIeスイッチ、電源ケーブル、バックプレーン、そして冗長化されたPSUが1つのGPUサーバーシャーシに詰め込まれると、整然と並んだ回転するファンの列は、圧力制御された熱管理システムの一部となります。そこでは、驚くほど些細な機械的なミスが原因で、あるGPUが過熱してしまう一方で、別のGPUには必要以上の空気が流れ込んでしまうような事態が生じかねません。.

では、なぜ買い手は今でもファン壁をファン数で指定するのでしょうか？

そういうやり方は認められません。.

高密度GPUサーバーの冷却に関して、重要な問いは「シャーシ全体に80mmファンがいくつ収まるか」ということではありません。“

ここで重要なのは、次のような問いです：

1基のファンが使用不能な状態でも、ファンウォールは、完成したシステムの抵抗値全体を通じて、すべてのGPU熱ゾーンにわたり、想定される最悪のワークロード条件下で、必要な気流を維持できるでしょうか？

その表現によって、設計プロセスが根本から変わってしまいます。.

そうあるべきだ。.

NVIDIAは、H100 SXMの最大性能を TDP 700 W, 一方、HGX H100プラットフォームでは8つのGPUを使用できます。つまり、アクセラレータだけで 5.6 kW CPU、DIMM、NVMeストレージ、NIC、電圧調整、電力変換損失、その他のコンポーネントが計算に含まれる前の段階です。NVIDIAのHGX B200のドキュメントではさらに詳しく説明されており、各B200 GPUは最大で 1,000 W, 8つのGPUを最大で GPUのTDPだけで8 kW.

だからこそ、現代のファンウォールのデザインは、もはや単なる板金細部ではなくなっているのです。.

それはシステム工学です。.

ファンのCFMではなく、熱負荷から検討を始めましょう

性能の悪いGPUサーバーシャーシを手に入れる最も手っ取り早い方法の一つは、冷却に関する議論をファンのカタログから始めることだ。.

“「ファン1台あたり200 CFM。」”

“「ファンが8人。」”

“「1,600 CFM。」”

素敵ですね。.

ただし、完成したサーバーが実際に受ける気流については、ほとんど何も示唆しないかもしれない。.

最大CFMは通常、ファンの動作曲線の一方の端、つまり圧力抵抗が極めて低い付近を表します。最大静圧は、その反対側の端、つまり気流がゼロに近づく点を表します。お使いのGPUサーバーは、これらの点の間のある地点で動作しています。.

その動作点は、どちらのマーケティング数値よりも重要だ。.

ファンウォールを選定する前に、熱インベントリを完全に作成しておくべきです：

• GPUまたはアクセラレータの数と持続消費電力
• CPUコア数とパッケージの持続消費電力
• DIMMの搭載数
• NVMeドライブ
• PCIeスイッチ
• NICおよびDPU
• RAIDカードまたはHBAカード
• VRM
• ストレージ・バックプレーン
• PSUの変換損失
• ファンパワーそのもの
• 内部のDC/DC変換ハードウェア

単にPSUの銘板に記載されている定格値を鵜呑みにしないでください。.

12 kWの電力アーキテクチャを採用したからといって、シャーシが常に12 kWの電力を消費し続けるわけではない。しかし、非現実的に低い「標準的な」負荷を前提に設計を行うことも、同様に危険である。.

本番環境のワークロードを使用してください。.

次に、シャーシの吸気口と排気口の間で許容できる温度上昇を定義してください。.

有用な一次空流計算

空冷の場合、実用的な近似式は次のとおりです：

必要CFM ≈ 1.76 × 熱負荷（ワット） ÷ 許容空気温度上昇（°C）

これは、一般的な空気の物性を基にした理論的な熱収支の推定値です。これはあくまで出発点であり、ファンと壁の仕様ではありません。.

2つの単純化された系を考えてみましょう：

これらの数字は、意図的に不快な印象を与えるものだ。.

そうあるべきだ。.

高密度サーバーの消費電力が7～10 kWに近づくと、許容空気温度上昇値をわずか5°C変更するだけで、理論上の空気流量要件が数百CFMも変動する可能性があります。.

しかも、この計算は、空気が希望する方向へ流れることを前提としています。.

通常はそうではありません。.

まだ設計段階にあるプロジェクトについては、当社のガイドでは サーバーの前後方向の気流設計 ファン選定に入る前から、コンポーネントの配置順序、バイパス経路、ラックの扉、配線、ドライブケージ、および排気形状が、気流の経路にどのような影響を与えるかを解説しています。.

CFMはファンウォール設計の半分にすぎない

ここからが難しいところです。.

GPUバンクは抵抗です。.

高密度のヒートシンクは抵抗となる。.

バックプレーンとは抵抗のことです。.

また、穴あきフロントパネル、ダストフィルター、ファンガード、ケーブル束、リアグリル、ラックドア、収納ケージ、エアダクト、そして位置がずれた通気口も同様です。.

これらを積み重ねると、ファンウォールは、オープンシャーシでのベンチテストとは劇的に異なる圧力損失に抗して空気を送り出さなければならなくなります。.

だからこそ、私はそれを大切に思っているのです 静圧.

システム曲線という観点から考える

気流が上昇するにつれて、筐体を通る圧力損失は一般的に急激に増加する。したがって、密閉型筐体には独自のシステム抵抗曲線が存在する。.

このファンには、もう1つカーブがあります。.

これら2つの曲線が交差する点が、ファンが実際に動作するおおよその位置です。.

調達チームが要求すべき数量はそれです。.

製品シートの上部に記載されている最大CFMではありません。.

吸気口から排気口までの静圧差を調査した、NSFに収録されたサーバーに関する研究によると、サーバーの熱性能、ファンの制御挙動、気流の方向、およびファンのエネルギー消費量は、いずれもシャーシ周囲の圧力条件に影響を受けることが判明しました。つまり、サーバーの冷却は、周囲の圧力環境から完全に切り離して考えることはできないのです。.

米国エネルギー省も、データセンター規模において同様の一般的な指摘を行っています。同省が策定したエネルギー効率の高いデータセンター設計ガイドラインでは、気流の妨げは供給気流量を減少させ、ホットスポットの発生を招く恐れがある一方、適切な空気管理を行うことで冷却効率と利用可能電力密度が向上すると警告しています。.

GPUシャーシの設計に関する私の考え方はシンプルです：

プレッシャーとは予算のことだ。.

お金は慎重に使ってください。.

圧力損失マップを作成する

私は以下の順序でその手順を確認したいと思います：

何が欠けているか、お気づきですか？

“「ファンの数。」”

送風量は、気流経路を把握した後に決定されます。.

GPUサーバーのシャーシ内では、ファンウォールはどこに設置すべきか？

多くのラックマウント型GPU設計において、私は、前面の吸気部と発熱量の多い演算部の間に制御された圧力境界を形成するように配置されたファンウォールを好みます。.

一般的な概念的な構成は以下の通りです：

前面吸気 → ドライブベイまたはサービスエリア → ファンウォール → GPU/CPUの熱ゾーン → 背面排気

しかし、それが万人に当てはまるわけではありません。.

ファンウォールの手前にあるストレージバックプレーンの通気性が極めて悪い場合、ファンはそのバックプレーンを通して空気を吸い込まなければならない。ファンウォールが、極めて高密度なパッシブ型GPUヒートシンクの上流に位置する場合、それらのフィンを通して空気を押し通すのに十分な下流圧力を発生させなければならない。.

幾何学の勝利だ。.

いつも。.

ファンをGPUの気流経路に合わせて配置する

美しい6基のファンで構成された冷却システムを構築した後に、そのうち2基が主に空の金属板を冷却している一方で、別の2基が4つのGPUを担当していることに気づくような事態は避けましょう。.

ファンのカバー範囲を実際の熱源に重ね合わせて表示します。.

各ファンの位置について、次のことを知りたいです：

• どのGPUにデータを供給するのですか？
• その気流は、どのCPUまたはDIMMバンクに流れているのでしょうか？
• 直上流にはどのような制限がありますか？
• 下流側にはどのような制限がありますか？
• それが止まってしまった場合、隣接するファンで補うことはできるでしょうか？
• その横にバイパス用の開口部はありますか？
• 故障したファンの位置から、下流側の熱い空気が逆流してくることはありますか？

これは、GPUの外形寸法、リテーナーブラケット、PCIe電源ケーブル、および支持構造物が同じ通気路を占有する場合に、特に重要になります。.

ファン壁を凍結する前に、当社の測定値を用いてアクセラレータのエンベロープを確認してください。 GPUの寸法と筐体との互換性ガイド. GPUの長さは、考慮すべき変数のひとつに過ぎません。カードの高さ、厚さ、電源ケーブルの曲げスペース、固定構造、およびメンテナンス用のスペースなどは、すべて意図したエアフロー経路を妨げる可能性があります。.

ファンウォールを密閉するか、それとも無駄にするか

これは、CAD上では些細に見えるような細部のひとつです。.

そうではありません。.

ファンの壁面によって、その吸気側と排気側の間に圧力差が生じると仮定します。ファントレイの横に大きな密閉されていない開口部があると、空気は容易に再循環する経路ができてしまいます。.

空がそれを奪う。.

ファンは、前面の絞り口から外気を吸い込む代わりに、自身の吐出側から一部の空気を吸い込み、それを吸込口側へと戻すことができます。.

あなたは通気性を求めてお金を払ったのです。.

血行が良くなりましたね。.

だからこそ、ファントレイの周囲は入念に密閉する必要があります：

• 外側の縁；;
• サービスの中断；;
• ケーブル用貫通部；;
• 未使用のファン設置場所；;
• トレイとシャーシ間のインターフェース；;
• ファンフレーム間の隙間；;
• 取り外し可能なモジュールの周囲の開口部。.

発泡ガスケット、成形された板金リップ、成形ダクト、ブランキングプレート、そして適切に設計されたファンキャリアなどが、いずれも有効です。.

ハートフォードシャー大学に所属する研究者らが2023年に実施したファンウォール冷却に関する研究は、有用な大規模な類推例を提供している。研究対象となった構成において、研究者らは、単に「気流が多ければ多いほど良い」という関係ではなく、最適な給気量があることを発見した。また、彼らのモデルによれば、ファンによるエネルギー節約効果はおよそ 34% 最適化された動作条件下において。この実験は個々のGPUシャーシではなく、ファンウォール方式のデータセンターを対象としたものであるため、その気流データをサーバーの設計にそのまま流用することはしない。重要なのは、より広範な視点、すなわち気流の量とファンの消費電力を一体として最適化しなければならないという点である。.

ファンの回転数が上がっても、必ずしも冷却性能が向上するとは限りません。.

並列ファン、直列圧力、そして購入者が犯しがちな間違い

一般的なシャーシのファンウォールでは、複数のファンが並べて取り付けられています。.

それらのファンは、大まかに言えば、 並列気流アレイ. 断面積が大きくなることで総風量が増加しますが、静圧性能がファンの台数に比例して増加すると安易に想定すべきではありません。.

それは重要なことです。.

8台のファンを並べて設置したからといって、各ファンが突然、8倍の圧力損失を克服できるようになるわけではありません。.

非常に高い圧力が必要な場合、技術者は、より深い高圧ファン設計、デュアルローター構成、あるいは多段ファン配置を検討することがあります。しかし、いずれの選択肢も、消費電力の増加、騒音、制御要件、コストの増加、および故障時の挙動といった課題を伴います。.

「無料の空気」など存在しない。.

食料品の価格のように、ファンのCFMを足し算してはいけない

自由空気条件下で定格風量200 CFMのファンが6台あると想像してみてください。.

調達用スプレッドシートには次のように記載されています：

6 × 200 = 1,200 CFM

その数字には線を引いておきます。.

各ファンの動作点が、シャーシの実際の抵抗に対して120 CFMまで低下した場合、負荷の不均一、局所的なバイパス、設置の影響、ファン故障時の挙動、および制御限界などを考慮する前から、理論上の合計値はすでに720 CFMに近づいている。.

正しい問いは次の通りです：

推定システム圧力下で、組み立てられたファンウォールはどのような性能を発揮しますか？

ファンメーカーに、完全なP-Q曲線について問い合わせてください。.

その後、シャーシ内でテストを行ってください。.

「N+1ファン」ではなく、N+1冷却を前提とした設計“

ある買い手は私にこう言いました：

“「ファンが8人いるので、重複しています。」”

いいえ。.

「8人のファン」というのは、単に8人のファンを意味するだけです。.

冗長性は、定義された障害が発生した後も、システムがその熱的および性能上の限界の範囲内に収まっている場合にのみ成立する。.

テスト1：ファン1基が故障

ファンが停止すると、すぐに3つの問題が発生する可能性があります。.

まず、利用可能な総風量が減少します。.

第二に、近隣のファンが別の動作点に移行する可能性がある。.

第三に、停止したファンの開口部自体が、意図しない気流経路となる可能性があります。.

最後のやつは、見落としがちです。.

圧力条件によっては、故障したファンを通じて逆流が生じる場合があり、正常に動作しているファンの能力の一部が、GPUヒートシンクを通る代わりに、故障したファンの位置を経由して循環してしまう可能性があります。.

考えられる設計上の対応策としては、次のようなものがあります：

• ファン故障の検出；;
• 残りのファンに対するPWMの自動増加；;
• 独立した熱帯域；;
• 必要に応じて、気流の逆流防止措置を講じる；;
• 着脱可能なブランキング装置；;
• 故障が発生しても対応できるだけの十分な通常のファン余裕度；;
• GPUの性能制限；;
• ワークロードのスロットリング；;
• 温度マージンがなくなったら、制御されたシャットダウンを行う。.

ただし、図にはファンが1つ余分に描かれているからといって、このシステムを「N+1」と呼んではいけません。.

テストを実行してください。.

サーバーが通常動作時にすべてのファンを100% PWMで駆動する必要がある場合、障害発生時に利用できる気流制御の余裕は事実上残されていません。.

それは、私が承認するような種類の冗長性ではありません。.

あるGPUが別のGPUの冷却用空気を奪うことのないように

高密度GPUサーバーの冷却が、偶然に均一になることはめったにありません。.

空気は圧力差に従って流れる。.

GPU 1には低抵抗の経路がある一方で、GPU 4はケーブルの束やより密なヒートシンクの構造の背後に位置している場合、物理的には近い位置にあっても、ファンウォールによる空気の流れは両者で大きく異なる可能性があります。.

答えはたいてい ゾーニング.

温度ゾーンを作成する

アーキテクチャに応じて、気流を概念的に次のように分類する場合があります：

• GPUゾーンA；;
• GPUゾーンB；;
• CPUおよびメモリ領域；;
• 保管区域；;
• 電源ゾーン；;
• ネットワークまたはPCIeゾーン。.

そこで、すべてのゾーンに実際に同じ風量が必要なのかどうかを尋ねます。.

通常はそうではありません。.

以下の方法を使用して、分布を操作することができます：

• 製品；;
• バッフル；;
• 発泡シール；;
• ブランキングパネル；;
• 加圧室；;
• ファンの設置位置；;
• 異なるPWMグループ；;
• 通気口の面積の変更；;
• 局所的な穿孔パターン。.

まさにこれが、私たちの 高密度AIコンピューティング筐体の導入事例 GPUの配置、ラックの電力、気流、構造的サポート、保守アクセス、および熱的検証を、個別の調達決定事項ではなく、一つの工学上の課題として扱います。.

センサーの配置次第で、見栄えの悪いファンウォールも素敵に見える

ある温度センサーは、技術的には間違っていないにもかかわらず、誤った値を示すことがある。.

吸気センサーをフロントパネルの最も冷たい部分の近くに設置すると、23°Cと表示される場合があります。.

一方、再循環された排気ガスは、31°Cの状態でシャーシの別の部分に入り込んでいる可能性がある。.

どの値がGPUのインレットを表していますか？

どちらも単独ではそうではありません。.

高密度GPUシステムについては、複数の温度測定を行いたいと考えています。.

少なくとも、以下の記録を検討してください：

• 左前方の吸気温度；;
• 前面中央の吸気温度；;
• フロント右側の吸気温度；;
• GPUの吸気温度または局所温度データ；;
• 利用可能な場合は、GPUコア／HBMのテレメトリ；;
• CPU温度；;
• DIMMの温度（測定可能な場合）；;
• NVMeの温度；;
• VRM温度；;
• ファンの回転数（RPM）；;
• PWMデューティ比；;
• 実用的な範囲で圧力差を設ける；;
• リア排気温度；;
• サーマルスロットリングの発生。.

それでは、次の動画をご覧ください。 最悪のデバイス, 、一般的なデバイスではありません。.

平均値は問題を隠してしまう。.

7つのGPUが67°Cで動作していて、1つが88°Cになっているなら、8つのGPUの平均温度が許容範囲内に見えても、私にはどうでもいい。.

GPU 8がなぜ熱くなるのか知りたいです。.

現代のGPUの電力密度がファンウォールの設計に与える影響

GPUの性能曲線は、多くのシャーシの開発サイクルよりも速いペースで進展している。.

NVIDIAは、H100 SXMの最大消費電力を700 W、H200 SXMの最大消費電力を700 Wと規定しています。AMDは、MI300Xアクセラレータの最大ボード消費電力を 750 W. NVIDIAのHGX B200に関するドキュメントによると、設定可能な最大値は GPUあたり1,000 W.

こうした進展は、シャーシの耐久性に対する私たちの考え方を変えるはずだ。.

現在の400 Wのアクセラレータ構成をかろうじて処理できるファンウォールでは、次回のハードウェア改訂に向けて、圧力容量、電力、設置スペース、あるいは制御マージンが不足する可能性がある。.

また、業界全体の数値も同様の傾向を示しています。バークレー研究所が2026年6月に発表した最新報告によると、米国のデータセンターが占める割合はおよそ 2030年までの米国の電力消費量は11.8%, 、モデル化されたシナリオは以下から 9.5% から 15.3% へ. 。この報告書では、過去の電力使用量を単純に外挿するのではなく、機器の出荷データ、機器ごとのエネルギー消費モデル、および冷却シミュレーションを活用している。.

それだけでは、4Uシャーシに何台のファンが収まるのかは分かりません。.

そこには、もっと重要なことが示されています。.

演算密度と冷却需要は、一時的な設計上の厄介事ではありません。.

これらはアーキテクチャ上の制約です。.

強制空冷をやめるべきタイミング

より高速なファンを追加しても、技術的なコストパフォーマンスが悪くなってしまうという限界点があります。.

ファンの力が強まる。.

騒音が大きくなる。.

静圧が改善する可能性があります。.

しかし、システムの抵抗が増加すると、利用可能な流量の増加幅は頭打ちになることがあります。.

その一方で、シャーシ内では、より奥行きのあるファンモジュール、より大型のヒートシンク、より幅の広い通気路、ダクト、およびメンテナンス用のスペースに場所を奪われ始めています。.

2026年にテキサス大学アーリントン校で提出された機械工学の修士論文では、ある車両をモデルにした熱試験車両を用いて、空気冷却と直接液体冷却を具体的に比較検討した。 8基のGPUを搭載したSXM5クラスのベースボード, 、加速器の高い電力密度とファンによる寄生電力によって生じている課題がますます大きくなっていることに留意しつつ、.

だからといって、すべてのGPUサーバーが水冷を採用すべきだというわけではありません。.

私はその結論を否定する。.

空冷は、機械的な構造がより単純で、メンテナンスが容易であり、かつ馴染み深いという点で、依然として魅力的な選択肢です。しかし、ある熱密度に達すると、ファン特性曲線をさらに押し上げるよりも、熱伝達構造を見直すほうが合理的になります。.

当社の詳細な 高出力システムにおける空冷と水冷の比較分析 この決定については、稼働性、ポンプ、ラジエーター、ファン圧力、故障モード、ラック密度、および液体ループの要件などについて、より詳しく解説しています。.

実用的なファンウォールの設計ワークフロー

もし私が新しいラックマウント型GPUサーバーのプロジェクトをレビューすることになった場合、次のような手順で進めるでしょう。.

1. GPUの設定を固定する

次のように書かないでください：

“「GPUが8基。」”

正確な部品番号、出力範囲、フォームファクタ、ヒートシンクの種類、気流の方向、外形寸法、取り付け方法、およびコネクタの形状を明記してください。.

2. 持続熱負荷の算出

GPU、CPU、メモリ、ストレージ、ネットワーク、マザーボードの電力、変換損失、およびその他の負荷を加算します。.

実際に想定されるワークロードを使用してください。.

単なるスクリーンショットではありません。.

3. 許容温度上昇を設定する

設計の基準となる気温上昇値を決定してください。.

次に、一次通過時の空気流量要件を算出します。.

4. 気流経路の把握

引き分け：

吸気 → 絞り → ファン壁 → 熱源 → 絞り → 排気

図面上では経路が明らかでない場合、板金内部でも魔法のように明らかになることはない。.

5. 圧力損失の推定

本番環境の設定を含めてください：

• ベゼル；;
• filter;
• ドライブ；;
• バックプレーン；;
• ケーブル；;
• ヒートシンク；;
• GPUバンク；;
• 製品；;
• 背面パネル；;
• ラックの扉。.

6. 曲線からファンを選択する

必要な風量と利用可能な静圧を比較してください。.

フリーエアCFMからの承認は行わないでください。.

7. ファンの位置と温度ゾーンを対応させる

ファンなら誰でも仕事を持つべきだ。.

どのコンポーネントに対応しているかを確認してください。.

8. バイパス経路の密閉

望ましい道筋を、望ましくない道筋よりも楽なものにする。.

9. ファンの故障時の挙動の設計

1台のファンが停止した後、残りのファンが自動的にどのように動作するかを決定します。.

10. 最大生産個体数での検証

対象となるものをすべてインストールします：

• GPU；;
• DIMM；;
• ドライブ；;
• PCIeデバイス；;
• 電源ケーブル；;
• バックプレーン；;
• PSU；;
• ファンガード；;
• フィルター;
• シャーシパネル。.

表紙が開いていないもの。.

ケーブルの欠落はありません。.

「8番目のGPUは後でテストします」といったことは言わないでください。“

11. ラック制限を再設定する

生産用ラックの扉、背面配線、PDUによる干渉、レールの形状、および現実的な吸気条件を追加します。.

裏蓋を取り外した状態でしか通過できないサーバーは、実際の導入環境でのテストに合格したとは言えない。.

12. 持続的なワークロードを実行する

システムを熱平衡状態にする。.

ファンの飽和状態、GPUのスロットリング、温度の不均一、および熱の浸透が遅いことなどに注意してください。.

次に、ファンを1つ取り外してください。.

さあ、いよいよ興味深いテストが始まります。.

シャーシのRFQに盛り込む内容

サーバーシャーシのメーカーにファンウォールの設計を依頼する場合、次のような記述は避けてください：

“「高性能な冷却が必要。」”

そのフレーズには、技術的な価値がほとんどない。.

以下を指定してください：

この情報がまだ定義されていない場合は、当社の 完全なカスタムシャーシの見積依頼ガイド サプライヤーからの見積もりが意味を持つようになる前に、決定しておくべき、機械的特性、材料、公差、部品、品質、および生産に関する幅広い情報を提供します。.

私が実際に使いたいと思うファンウォールの設計基準

GPUサーバーシャーシを承認しない理由は以下の通りです：

• ファンが8つ付いています；;
• ファンは「高速」です；;
• データシートには1,500 CFMと記載されています；;
• 5分間ほどはGPUの温度に問題はないようでした；;
• シャーシは蓋を取り外した状態で動作した；;
• CFDのスクリーンショットが青く見えた；;
• サプライヤーによると、同様の顧客は同じファンを使用しているとのことです。.

以下の証拠が示された場合に、私はそれを承認します：

1. 実際の熱負荷が把握されている；;
2. 気流が計算されます；;
3. システムの抵抗値を推定または測定する；;
4. ファンがそれぞれの特性曲線上の適切な点で動作するように；;
5. バイパス気流が制御されます；;
6. GPUゾーンには適切な流量が供給され、;
7. 生産ラックの構成については検討が行われた；;
8. ファンには実用的な制御余裕が残されている；;
9. サーバーが、定義されたファン故障の条件を乗り切る；;
10. 持続的な負荷試験により、温度および性能の限界が確認される。.

それがファンウォールのデザインです。.

あとはファンの取り付けです。.

よくある質問

GPUサーバーシャーシにおける「ファンウォール」とは何ですか？

A GPUサーバーのファンウォールとは、シャーシ内の気流経路に沿って配置された軸流ファンまたは高圧ファンの整然とした配列であり、GPU、CPU、メモリ、ストレージ、バックプレーン、ケーブル、ヒートシンク、および排気障害物を通って冷却空気を循環させるために必要な気流と静圧を発生させると同時に、前面から背面への熱分布を制御された状態に維持するものです。.

単体のケースファンとは異なり、ファンウォールは圧力境界として設計される必要があります。その性能は、ファン特性曲線、気密性、筐体の抵抗、熱ゾーン分け、制御ロジック、およびファン故障時の挙動によって決まります。.

高密度GPUサーバーには、何台のファンが必要ですか？

高密度GPUサーバーに必要なファン数は、総持続熱負荷、許容される吸気から排気までの温度上昇、筐体の圧力損失、個々のファンの性能曲線、GPUの気流抵抗、冗長性の要件、周囲環境条件、および定義されたファン故障事象が発生した後も確保されなければならない気流量によって決まります。.

したがって、「GPUが8基あればファンも8基必要」といった、普遍的に通用する確かな答えは存在しません。まず気流を計算し、次に抵抗を見積もり、その両方の要件を満たすことができるファンの数と形状を選択してください。.

GPUサーバーの筐体において、ファンウォールはどこに設置すべきでしょうか？

GPUサーバーのファンウォールは、抵抗が最も高い熱領域全体に制御された圧力差を生み出しつつ、アクセラレータ、CPU、メモリ、その他のコンポーネントに空気を均一に分配できる位置に設置する必要があります。その設置位置は、フロントパネルの吸気口、ストレージの配置、バックプレーンの制約、GPUヒートシンクの向き、排気経路の形状、および保守要件によって決定されます。.

シャーシ中央部にファンを配置するのは一般的ですが、最適な設置位置はシステムの構造によって異なります。正しい位置とは、コンポーネントの周囲ではなく、コンポーネント内部を流れる有効な気流を生み出す位置のことです。.

8 GPU搭載サーバーには、どれくらいの風量が必要ですか？

8基のGPUを搭載したサーバーの場合、システムの総消費電力や許容可能な気温上昇度に応じて、必要な風量は数百CFMから1,000CFMをはるかに超える場合もある。 例えば、単純化した7,000 Wの空冷システムの場合、理論上、温度上昇15°Cでは約821 CFM、10°Cでは約1,232 CFMが必要となります。.

これらの値は熱収支の算出における出発点であり、ファンの仕様値ではありません。実際のファン・壁の処理能力を算出する際には、圧力損失、気流分布、標高、フィルター、構成部品の抵抗、ファンの冗長性、およびファン特性曲線上の実際の動作点を考慮に入れる必要があります。.

GPUサーバーの冷却において、静圧はなぜ重要なのでしょうか？

静圧とは、高密度に配置されたGPUヒートシンク、ストレージバックプレーン、フィルター、グリル、ケーブル、ダクト、シャーシの開口部、およびラック構造によって生じる抵抗に抗して、ファンが気流を維持する能力のことです。そのため、GPUが密集して搭載されたサーバーシャーシ用のファンを評価する際には、最大フリーエアCFMよりも有用な指標となります。.

同じ最大風量を持つ2つのファンであっても、同じ筐体内でその性能には大きな違いが生じることがあります。必ず、推定値または実測値のシステム抵抗値と照らし合わせてP-Q曲線を評価してください。.

高密度GPUサーバー筐体には、空冷だけで十分でしょうか？

筐体が十分な気流断面積、静圧、制御されたバイパス、許容範囲内の吸気条件、 熱マージン、およびファンの冗長性が確保されていれば、高密度GPUサーバーの運用が可能ですが、アクセラレータの消費電力がますます高まるにつれ、最終的にはファンの消費電力、騒音、ヒートシンクのサイズ、圧力損失、ラック密度、あるいはコンポーネントの温度といった点で、空冷のみの設計では実用的なレベルを維持できなくなる可能性があります。.

この決定は、熱計算と継続的な試験に基づいて行うべきです。単に「より先進的」という理由だけで液体冷却を選んではいけません。また、圧力や温度のデータから実用的な余裕がなくなっていることが示されているにもかかわらず、無理に空冷を採用しようとすべきではありません。.

実際のGPUシステムを囲むファンウォールを構築する

ファンウォールは、決して最初に選ぶ冷却部品であってはなりません。.

まずはGPUから始めましょう。.

CPU、メモリ、ストレージ、バックプレーン、電源ユニットの構成、ケーブル配線、ラックの制約、および想定されるワークロードを考慮します。発熱量を算出します。許容温度上昇を定義します。圧力損失を見積もります。その後、実際の動作圧力下で必要な風量を確保できるファンを選択します。.

そして、故障したファンを点検してください。.

もしあなたが 4U、5U、または6Uの高密度GPUサーバーシャーシ, 、ファンウォールを確定する前に、正確なGPUモデル、マザーボードの配置図、電源構成、ストレージのレイアウト、ラックの奥行き、目標とする気流の方向、および予想されるシステム消費電力を、シャーシ設計チームに送信してください。.

利用可能なオプションをご覧ください GPUおよびAIサーバー用シャーシプラットフォーム あるいは、一般的なCFM目標値ではなく、お使いの生産用ハードウェアに基づいた、カスタマイズされた気流およびファンウォールのレイアウトをリクエストすることも可能です。.