モレックス、次世代データセンター向けの新たな冷却ソリューションに関連し、I/Oモジュールの熱管理の課題と機会に関するレポートを発表

224 Gbps PAM-4への移行で、クリエイティブな水冷方式に焦点
サーバーとネットワークインフラ間の接続が224 Gbps PAM-4へと移行することで、レーンあたりデータ伝送速度は、2倍になります。消費電力も同様に著しく増加し、長距離コヒーレント光伝送においては、光モジュール単独での消費電力に限っても、わずか数年前の12Wから40Wにまで増加しており、接続方式の移行によって電力密度は4倍近くにまで上昇していることがわかります。

今回モレックスが発表するレポートでは、最新の空冷技術事情のほか、既存フォームファクタ上にクリエイティブな水冷ソリューションを搭載することでI/Oモジュールの消費電力量と発熱量の増加に対処する方法について、詳説しています。能動冷却機能を高めるためのダイレクトチップ液冷方式、液浸冷却方式、そしてパッシブコンポーネントの役割等の情報も掲載。そのほか、高性能化するチップやI/Oモジュールの電力需要に応じた、最も有効と考えられる冷却方式の概要も説明しています。

また、解決の難しいプラガブルI/Oモジュールの冷却問題への対応策としては、液冷ソリューションの一つとしてインテグレーテッド・フローティング・ペデスタルを取り上げました。このペデスタル(台座)に着目した冷却シナリオでは、モジュールと接触する個々のペデスタルをスプリングで独立動作させることで、コールドプレート1個で1列 (1xN、2xN) およびスタックケージという異なる構成のI/Oモジュールの冷却を可能とするシナリオについて論じています。たとえば1x6 QSFP-DDモジュール向けソリューションの場合、独立動作する6個のペデスタルを用いて嵌合高さの差異を補正することで、十分な接触面を確保します。この仕組みによって発熱源であるモジュールから直接、可能最短の伝導経路でヒートシンクのペデスタルに熱が流れるため、熱抵抗の最小化と熱伝達効率の最大化が実現します。

さらに本レポートでは液浸冷却方式に固有の、コストとリスクについても説明しています。液浸方式は冷却効率に優れ、ラックあたり消費電力が50kWを超える場合に適する方式ではあるものの、現行データセンターの大規模な改修が必要となる技術です。

モレックスのドロップダウン・ヒートシンク (Drop Down Heat Sink: DDHS) テクノロジー
モレックスの "In-Depth Report of Thermal Management Solutions for I/O Modules" (I/Oモジュール向け熱管理ソリューションに関する詳細レポート) では、上記の水冷方式のほか、高速ネットワーク相互接続製品の性能に変革をもたらすモジュール設計、ならびに熱特性関連の最新アプローチについても詳しく説明しています。I/Oモジュールの具体的な冷却方法としては、サーバーとスイッチに新たなソリューションを統合して、I/Oモジュールの信頼性を損ねることなくヒートシンク効果のみを向上させる手法が考えられます。それが、本レポートで説明する、モレックスの革新的なドロップダウン・ヒートシンク (DDHS) ソリューションです。従来型のヒートシンクを上から実装する方法はそのままに、コンポーネント表面摩耗の原因である金属間の接触を最小化することで熱伝導を最大化します。