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32℃循環水で大気に放熱 東工大、スパコン冷却効率化

2017年04月19日 23時48分33秒 | 市場動向チェックメモ
http://www.nikkei.com/article/DGXMZO14097210V10C17A3000000/?n_cid=DSTPCS003

32℃循環水で大気に放熱 東工大、スパコン冷却効率化
2017/4/19 6:30日本経済新聞 電子版

日経エレクトロニクス
 東京工業大学は、演算性能が数十PFLOPS(ペタ・フロップス)の次世代スーパーコンピューター「TSUBAME3.0」で、冷却方式を一新する。

図1 TSUBAME3.0が採用する米NVIDIAのGPUボード「NVIDIA TESLA P100」。TSUBAME3.0はこうした汎用品を多く採用する

 同機開発用の試験機「TSUBAME-KFC」で採用していた油浸方式から水冷方式へ変える。ボード上のプロセッサーに密着させたパイプ内に冷却水を循環させる。冷却水は約32℃で投入、チップなどから吸熱した後に約40℃となる(図1)。

 40℃の冷却水を32℃へ再び冷やすために、大規模な冷却機器を使わない。ファンを使い大気へ自然に放熱する。冷却水用の冷却機器でコンプレッサーやポンプに使う電力が不要となり、効率が高められる。計算以外に使う電力は、計算に使う電力の3.3%(PUE:Power Usage Effectivenessで1.033)(図2)。

図2 主要なCPUやGPUの冷却に、32℃の温水を利用。TSUBAME3.0の冷却システムの系統図。冷却水を冷やすためにコンプレッサーなどの電力消費の大きい機器が不要で、冷却効率が向上する(図:東京工業大学の図を基に日経エレクトロニクスが作成)

 この値は「世界トップクラス」と、開発を指揮する松岡聡氏(同大学 学術国際情報センター 教授)は言う。試験機の9%や前機種「TSUBAME2.0」の28%からも大幅に改善した。試験機の油浸冷却では、冷媒として使う油にボード全体を浸し、油を水冷していた。この水冷にはポンプが必要だった。

■水冷でも油浸と同程度の効率

 試験機の開発当時は、冷却方式は油浸が最適と開発チームは判断していた。変更した理由を松岡氏は「水冷却技術が進歩し、油浸と同程度の冷却効率が実現できるようになったため」と説明する。

 冷却システムを含めて次世代機の開発に携わる日本SGIは、水冷能力を高めるため、循環させる水の流量を増やす工夫をした。ラック内で、熱源となる部品の配置や空気の流れも最適化した。熱せられた空気も水冷用パイプで冷やす。今回の冷却方式では、冷却設備が不要になるため保守コストの面でも有利だ。

 次世代機は2017年夏の稼働を目指す。演算性能は、機械学習向けに多く使われる半精度で47.2PFLOPS、単精度は24.3PFLOPS、倍精度は12.15PFLOPSである。

 プロセッサーは、試験機と同じ米Intel(インテル)製。ただし、新型の「Xeon E5-2680 v4」だ。GPUも試験機と同じ米NVIDIA(エヌビディア)の製品で、新型チップを使う。ネットワークインターフェース技術にはIntelの「Omni-Path」を使う。

(日経エレクトロニクス 松元則雄)
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