18か月の工期を約12か月に――液冷時代のデータセンター構築を変えるファーウェイのコンテナ＆スキッド型ソリューション

AI需要の急拡大に追いつかない従来型データセンター

　データセンターに対する需要の主軸が動いている。ラックや帯域幅の貸し出し、クラウドサービスの基盤といった「汎用コンピューティング」から、大規模AIモデルを動かす「インテリジェントコンピューティング」への移行だ。ファーウェイは、この移行によって従来型のデータセンターとAI需要とのあいだにミスマッチが生じているとみて、課題を3つに整理している（図1）。

課題①電力密度： 同社の資料によると、汎用計算向けのラックは1台あたり5〜8kWだったのに対し、AI向けのラックでは50〜150kW以上に達する。汎用の計算ラックやサーバーを前提に組まれた設備では、この水準に柔軟に適応するのが難しい。
課題②構築スピード： 従来型のデータセンターは、構築に早くても18か月を要するとされる。一方、変化の速いAIビジネスでは、12か月以下で立ち上げることが急務になっていると同社は指摘する。
課題③液冷： AI用データセンターで必須になりつつある液冷システムは、従来のデータセンターにはなかった要素だ。冷却液の適合性、配管の閉塞、液漏れといった液冷ならではのリスクが加わり、設計・施工の難度が上がる。保守運用や信頼性の確保も難しくなる。

図1：汎用コンピューティングからインテリジェントコンピューティングへ。ラックあたりの電力密度の変化と、AI用データセンターが抱える3つの課題

工場で組み上げて運ぶ、コンテナ＆スキッド型という選択

　電力も冷却も従来とは桁の違う設備を、短い期間で用意するにはどうすればよいのか。日本市場の特性を踏まえてファーウェイが提案するのが、小規模から導入できるモジュール型データセンター、コンテナ＆スキッド型ソリューションだ。同社によると、既存建屋の改修にも、空き用地を活用した新設にも対応するという。

　必要な設備は、工場でモジュールに組み上げ、配線や初期テストまで済ませてから出荷する。モジュールの形には、コンテナとスキッドがあり、両者は別のものだ。たとえばディーゼル発電機は、コンテナ型の設備として用意する。一方のスキッドは鋼製の架台を指し、その上に必要な設備を集約・一体化する。UPS電源モジュールのスキッド製品を例にとると、架台にキャビネットを載せた構造で、フォークリフトで移動でき、吊り上げ用に架台の8か所に吊り点を設けている。海上輸送の際は、輸送用のFRコンテナ（フラットラック）に積載できる（図2）。

図2：UPS電源モジュールのスキッド製品。架台とキャビネットの構造、フォークリフトでの移動、吊り上げ、FRコンテナでの輸送

　同社は、これらのインフラをモジュール化して導入することで、低コストかつ迅速なデータセンター構築を支援するとしている（図3）。ソリューションは大きく3種類の設備で構成する。電力設備は、コンテナ型のディーゼル発電機や高圧引込盤、受変電・配電ユニット、UPSなどを統合して提供する。水冷設備は、クーリングタワー、水処理装置、ポンプ、冷水タンクなどを一体にした熱源設備モジュールで、冷源側はN+1の冗長構成をとる。IT設備は、液冷サーバーラック、バスダクト、CDU（冷却水分配装置）、直膨式空調機などを1つのITモジュールとして統合した。パートナー企業と共同開発したITポッド（POD）のスキッドでは、50kWの液冷ラックを24台収める仕様になっている。

図3：ソリューションの配置案。冷水システムユニット、クーリングタワー、コンテナ型ディーゼル発電機、ITモジュール、電力モジュール、高圧引込盤で構成する

　配置のうち、ITモジュールの外枠は建物になる。ただしファーウェイによると、一般的なコンクリート造のデータセンターとは異なる簡易的な建物で、簡単に建てられるという。

　規模の想定も明確だ。同社によると、このソリューションが対象とするのは2MW規模の小型のデータセンターである。この規模であれば受電までの準備も1年程度で済み、工期とかみ合うとしている。

電力から水冷、IT設備までを一手に担う提供力

　コンテナ＆スキッド型ソリューションを支えるのが、インフラをシステム全体として統合して提供できるファーウェイの総合力だ。同社によると、サーバー本体やネットワーク機器は事業者側が用意し、それ以外のインフラを同社が受け持つ。対象は、サーバーを収めるラックなどのIT設備から、クーリングタワーをはじめとする水冷設備、さらに電力設備にまで及ぶ。

　電力の分野では、UPS電源モジュールが一例になる。リチウムイオン電池を採用する同社のUPSは、超高密度な設備統合によってフットプリント（設置面積）を約半分にまで削減し、高い電力効率で電力コストの削減に寄与する。

　電力効率は、UPS単体の性能だけで決まるものではない。ファーウェイは、スキッド化によって電気系統全体の効率が上がると説明する。受電した電力は、変圧器で電圧を変換し、入力盤やUPS本体などの盤をいくつも経由して、ようやくサーバーにたどり着く。従来はその間をケーブルで1本ずつつないでいくため、ところどころで変換ロスが発生し、システム全体で見た変換効率が下がっていた。同社のスキッド製品は各設備がひとつながりになり、1つの製品のような形になる。途中のロスを軽減でき、システム全体の効率を改善できるという。

柔軟性、スピード、信頼性という3つのメリット

　こうした提供力を土台に、ファーウェイのコンテナ＆スキッド型ソリューションは3つのメリットをもたらす。

　1つ目は、高い柔軟性と互換性だ。1ラックあたり50〜150kWのAI向け高電力密度ラックに柔軟に適応でき、PODの電力密度もこの範囲から選べる。標準建設ユニットを段階的に導入できるレイアウトに加え、水冷と液冷のハイブリッド構成もとれるため、さまざまなビジネスニーズに柔軟に対応できるとしている。

　2つ目は、構築のスピードである（図4）。2MW規模を想定した場合、従来型のデータセンター工事は、設計・施工許可に6か月、土木工事に6か月、MEP工事（機械・電気・配管の設備工事）に4か月、検査・検収に1〜2か月で、計18か月を見込む。

　一方のプレハブ式のコンテナ＆スキッド型では、受注後の3か月で設計・施工計画を固めて承認を得て、製造に入る。工場検査と運送に4か月ほどをかけ、8か月目に設備を搬入する。現場でのMEP工事は3か月で、その後の自主検査・検収に1〜2か月を充てる。全体で約12か月となり、従来よりも約6か月短い。すべてをプレハブ化することで現場工事を70%削減でき、標準化された供給によってリードタイムを大幅に短縮する。

図4：従来型DC工事とプレハブ式の施工計画の比較。プレハブ式は約12か月で、従来よりも約6か月短縮する

　3つ目のメリットは、高い信頼性と安定性だ。冒頭で挙げた液冷の難しさに、同社は事前の検証で応える。CDUや二次側配管、冷媒液、配管材質などは、選定後に互換性テストを行い、そのうえでプレハブ化してシステムの信頼性を確保する。工場で組み上げることで、現場での溶接のような繊細な施工も減らせる。施工期間中は、室内の清浄度を厳格に管理する。

迅速な導入と低コスト化を両立するAI時代の最適解

　AI向けの計算需要は、電力密度でも構築スピードでも、従来型データセンターの前提を超えつつある。コンテナ＆スキッド型ソリューションは、電力・水冷・ITの各設備を工場で組み上げ、互換性を確かめたうえで現地へ運ぶことで、この課題に正面から取り組む仕組みだ。

　同社によると、製品自体は海外で何年も前から導入事例が多く、実現性は検証済みだという。日本ではこれから展開を本格化させる段階にあり、すでに受注や顧客への提案が進む案件もある。

　工期の短縮に加え、ファーウェイは建設コストの面でも一定の削減効果を見込めるという。高性能な液冷インフラの迅速な導入と低コスト化を両立するコンテナ＆スキッド型ソリューションを、同社はAI時代のデータセンター構築における最適解と位置づけ、事業の急速なスケールアップを支える考えだ。