AIの未来を支える「データセンター液体冷却」：レポートオーシャンが分析する高密度化への挑戦と日本の取り組み

データセンター液体冷却の世界市場

データセンター液体冷却とは、空気ではなく液体を用いて高性能コンピューティング機器が発する熱を効率的に除去する冷却方式です。液体は空気よりも高い熱伝達効率を持つため、従来の空冷では対応が難しい高発熱環境において、重要な選択肢として注目されています。

市場拡大の背景には、人工知能（AI）、生成AI、機械学習、高性能コンピューティング（HPC）、ハイパースケールクラウドインフラの拡大があります。これらのワークロードでは、高性能GPUや各種プロセッサが集中導入されることで、サーバーラック内の発熱密度が大幅に高まっています。

主な冷却方式には、以下が含まれます。

• 直接液体冷却

• 間接液体冷却

• ダイレクト・トゥ・チップ冷却／コールドプレート冷却

• 液浸冷却

• スプレー液体冷却

• 空冷と液体冷却を組み合わせたハイブリッド冷却

ダイレクト・トゥ・チップ方式では、CPUやGPUなどの高発熱部品に装着されたコールドプレートへ冷却液を循環させて熱を除去します。液浸冷却では、互換性のあるIT機器を絶縁性の冷却液に浸し、熱を直接吸収させます。ハイブリッド方式では、高発熱部品には液体冷却を用い、それ以外の領域には従来型空冷を組み合わせる形式です。

これらの技術は、ハイパースケール、エンタープライズ、コロケーション、エッジ、高性能コンピューティング向けデータセンターなど、さまざまな施設形態で導入検討が進んでいます。また、IT・通信、ヘルスケア、銀行・金融サービス、小売・電子商取引、メディア・エンターテイメントといった幅広い産業で利用が期待されています。

市場概況と導入課題

AIインフラの急速な拡大により、計算需要だけでなく、ラック当たりの電力密度も急上昇しています。より高性能なプロセッサを限られたスペースに集積する流れの中で、データセンター事業者は、電力使用量、運用コスト、環境負荷を抑えつつ、高い熱負荷に対応する必要があります。

液体冷却は、高密度なコンピューティング環境を支え、消費電力の大きいファンや室内空調への依存を減らし、高性能機器からの熱をより安定的かつ効率的に除去する可能性を秘めています。これにより、電力効率の向上、ハードウェア寿命の延長、柔軟なデータセンター設計なども期待されます。

一方で、本格導入に向けては、複数の課題も残されています。

液体冷却インフラの構築には、冷却分配ユニット、専用配管、ポンプ、熱交換器、漏液検知システム、対応サーバー設計、新たな監視・制御ツールなどが必要となる場合があります。特に従来の空冷前提で設計された既存施設では、改修の複雑さが大きな課題です。

また、冷却液の互換性、保守手順、ITシステムと設備システムの連携、運用信頼性、人材教育、長期的なベンダーサポートなども検討すべき重要な要素です。冷却方式ごとに要求されるハードウェア構成や運用方法が異なるため、慎重なシステム設計と検証が不可欠となります。

このような背景から、液体冷却の導入は、対象となるワークロード、施設形態、ラック密度、投資余力などに応じて段階的に進むと見られています。特に、高密度なAIおよびHPC環境では導入が先行する一方、既存施設や低密度環境では空冷またはハイブリッド方式が継続利用される可能性が高いでしょう。

日本におけるデータセンター液体冷却の位置づけ

日本でも、生成AI、アクセラレーテッドコンピューティング、クラウドサービス、高密度デジタルインフラの利用拡大を背景に、より効率的な冷却システムへの関心が高まっています。

• 富士通は、Supermicroおよびニデックとの協業を通じて、液体冷却の監視・制御ソフトウェア、高性能GPUサーバー、高効率冷却設備を組み合わせた取り組みを進めています。この協業は、データセンターのエネルギー効率向上と液体冷却システムの管理負荷軽減を目指すものです。

• NTTドコモビジネスは、高密度GPU・CPU環境に対応するため、直接液体冷却に対応した「Green Nexcenter」サービスを展開しています。従来型冷却では運用が難しい生成AIおよび高性能計算向けシステムに対して、省エネルギー型の導入環境を提供するものとして位置付けられています。

• KDDIは先進GPUサーバー向けに、直接液体冷却および電源供給技術の検証環境を整備しています。2026年には、KDDIと楽天モバイルが、将来の超高性能GPUを対象とした水冷・液浸冷却技術の開発を含むNEDO支援プロジェクトに採択されています。

これらの動きは、日本において、冷却技術、計算インフラ、制御ソフトウェア、データセンター運営を一体的に高度化しようとする動きが強まっていることを示しています。一方で、今後の普及には、コスト、施設側の準備状況、技術人材、安全性、保守体制、既存IT環境との統合性などが引き続き重要な判断要素となります。

本レポートの構成

本レポートは以下の構成で、データセンター液体冷却市場を多角的に分析しています。

• Ⅰ．市場の定義と調査範囲

• Ⅱ．世界市場の動向

• Ⅲ．市場規模・予測

• Ⅳ．コンポーネント別分析

• Ⅴ．ソリューション別分析

• Ⅵ．サービス別分析

• Ⅶ．冷却技術別分析

• Ⅷ．データセンタータイプ別・エンドユーザー別分析

• Ⅸ．地域別分析

• Ⅹ．競争環境および導入課題

本分析では、設計・コンサルティング、設置・導入、保守・サポート、直接・間接液体冷却ソリューション、冷却技術、データセンターの分類、エンドユーザー産業、世界主要地域の動向を幅広く整理しています。

レポートの詳細情報は、下記リンクより参照できます。

• レポートオーシャン株式会社：https://www.reportocean.co.jp/

• データセンター液体冷却市場に関する詳細情報：https://www.reportocean.co.jp/industry-reports/data-center-liquid-cooling-market

AI Workstyle Lab編集部コメント

データセンターの液体冷却技術は、AIの進化がもたらすビジネス環境の変化に直結します。特に、生成AIやHPCの導入を検討する企業にとって、発熱問題は避けて通れない課題です。この技術は、高密度なAIインフラを効率的に運用し、電力コスト削減や安定稼働を実現する鍵となります。既存施設の改修コストや専門人材の確保は課題ですが、長期的には競争力維持に不可欠な投資となるでしょう。AIを活用した新たなビジネスモデルを構築する上で、データセンターの熱管理は戦略的な視点から捉えるべき重要テーマです。

生成AI学習に取り残されないために…
ChatGPTなどの生成AIを使いこなして、仕事・収入・時間の安定につながるスキルを身につけませんか？

AI Workstyle LabのAIニュースをチェックしているあなたは、すでに一歩リードしている側です。あとは、 実務で使える生成AIスキルを身につければ、「知っている」から「成果を出せる」状態へ一気に飛べます。

PR｜生成AIスクール

🧠 実践型 生成AIスクール「スタートAI」

講師：栗須俊勝（AI総研）
30社以上にAI研修・業務効率化支援を提供。“大阪の生成AIハカセ”として企業DXを牽引しています。

• 日々の業務を30〜70％時短する、実務直結の生成AI活用法を体系的に学べる
• 副業・本業どちらにも活かせる、AI時代の「稼ぐためのスキルセット」を習得
• 文章・画像・資料作成など、仕事も趣味もラクになる汎用的なAIスキルが身につく

ニュースを読むだけで終わらせず、
「明日から成果が変わるAIスキル」を一緒に身につけましょう。

無料セミナーに今すぐ参加する 編集部レビューを見る