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サーバラックによる熱問題

コンピュータの発熱の問題は、これまでノートパソコンや小型デスクトップなど、本体が小型なものに限られてきました。
通常のサーバは本体サイズに余裕があるため、CPUの放熱を行う十分なスペースがあり、また冷却ファンを搭載するなどの簡易な方法で、熱問題を解消してきました。
しかし近年、iDC(Internet Data Center)などのサーバや自社内に設置・管理するサーバ、高性能PCを使用する環境では、CPUの高性能化による発熱量の増加が問題になるようになってきました。
サーバの発熱量はこの3年間で約3倍まで増加していると言われ、CPUの最近の新製品の発熱の高さは異常とも言えます。
熱を持てばサーバの故障率は上がり、寿命が縮みます。やがて熱暴走を起こし、システム停止という最悪の事態を引き起こします。
今やネットワーク社会の心臓ともいえるサーバをシステムダウンから守るサーバ熱対策システムの確立は急務となっています。

リーク電流の増加が熱を生み出す

消費電力増加(=発熱増加)の背景には、リーク電流の増加という側面も見られます。リーク電流とは回路のオン/オフに関わらず回路上に漏れてしまう電流のことです。
CPUの高クロック化に動作電圧の低減で対応してきましたが、動作電圧を下げるとトランジスタの境界となる電圧も下げる必要があるため、リーク電流が増大します。回路がオフの状態でも電流が流れ続けるため、自ずと消費電力が増加してしまいます。

半導体の故障率は、温度上昇によって急激に悪化する

故障原因のひとつである「変質」は、主に化学反応ですが、高温環境下では著しく促進されます。下のグラフは、半導体の温度ストレスによる寿命を予測するアレニウスの法則を元に「半導体の温度と故障率の関係」を表したもので、縦軸が故障率を示します。環境温度40℃の時の故障率が1であるのに対し、60℃になると故障率は一気に10倍以上に、80℃では100倍以上になってしまいます。

高集積化による放熱効率の低下

iDC(Internet Date Center)やxSP(any type service Provider)などの業種では、単位スペースあたりの集積度の高いものが求められることから、ラックに収容することにより集積度を高める「ラックマウント型」が用いられてきました。
ラックマウント型サーバーは、iDCに収容されることが多いですが、コストの算出は「1ラックあたりいくら」といったものであることから、より集積度が高いサーバーが求められます。また、負荷を分散させるスケールアウトのニーズにも対応するため、高集積化が必要とされました。
そのため、1Uサイズのラックマウント型サーバーや、ブレードサーバーが登場し、より高集積での実装が可能になりました。
しかしこうした高集積化はより一層の消費電力の増加、つまり発熱の増加を招き、ラック単体での対応ができないほどの熱問題を引き起こしているのです。

電子部品は熱に弱い

電子機器の寿命はアルミ電解コンデンサの寿命が支配的といわれています。アルミ電解コンデンサは他の電子部品に比べると、高温による寿命劣化が激しく、温度が10℃上昇すると寿命は半分になります。一般的にアルミ電解コンデンサの「10℃2倍則」と呼ばれている寿命法則です。