データセンター向けGPUの役割と利用方法とは？【トゥモロー・ネット テックブログ】

AIモデルの構築や科学技術計算、大規模シミュレーションなど大量のGPUリソースを利用する場合、安定した電源供給や冷却設備などの観点から、GPUを搭載したサーバーを通常データセンターに設置し利用します。近年ではGPU専用のデータセンターを構築する動きもあるなど、GPU需要の高まりとともにデータセンターにおけるGPUサーバーの設置・利用も進んでいます。
この記事では、データセンターにおけるGPUの用途や利用方法、データセンターにてGPUを運用するメリットや注意点についてご紹介します。

データセンター向けGPUとは

以下では、データセンター向けのGPUの役割や利用方法などについてご紹介します。

データセンターにおけるGPUの役割と利用方法

冷却設備や電源設備などが備わっており、また十分な設置スペースも確保されているデータセンターは、GPUサーバーの設置や利用に適した環境です。大量にGPUリソースを利用したい場合には、複数のGPUサーバーをデータセンターに設置して利用できるようにします。具体的には、ディープラーニングを利用したAIモデルの構築や生成AIの基盤技術であるLLM（Large Language Models：大規模言語モデル）の構築、科学技術シミュレーション、金融モデリング、ビッグデータの処理などの用途が考えられます。

また、データセンター向けGPUは一般的に高性能であるため、GPUリソースをGPU仮想化やMIGなどの仮想化技術により分割し、複数人で併用するような使い方も可能です。これにより、限りあるGPU資源を効率的に利用することができます。

なお、GPU仮想化については以下の記事でご紹介しておりますので、併せてご覧ください。
※参考記事：仮想GPU（vGPU）とは？仕組みやAI分野での活用例

データセンターでGPUサーバーを運用するメリット

GPUの性能を最大限発揮するためには、安定した電源の提供や廃熱に対する冷却処理性能が重要となります。一般的にデータセンターでは複数系統での電源供給や効率的にサーバーラックを冷やすための空調設備が備わっており、GPUサーバーを運用しやすい環境が整っています。特に大量の演算処理を行う場合には、複数のGPUを並列に設置し連携させて動作させることが効果的ですが、このような高密度な構成とするにあたってもラックを配置するスペースを確保しやすいデータセンターの利用が適しています。

GPU専用データセンター設立の動き

近年では、GPUのニーズ拡大とともに、GPU専用のデータセンターを構築する動きも進んでいます。たとえば香川県では、GPUクラウドサービスを提供する企業と提携し、AI開発用のGPU専用データセンターを県内に設置しました。設置にあたっては廃校となった中学校を利用し、当該拠点をスタートアップ企業にも利用してもらうことで地域活性化も図っています。
参考：香川県「経済産業省が「特定重要物資供給確保計画」として認定  ハイレゾ香川による「AI開発用GPU専用データセンター」の立地」

NVIDIAのデータセンター向けGPU

データセンター向け世界のGPUのシェアの大半はNVIDIA社が占めている状況です。ドイツの調査会社が行った調査※によれば、データセンター向けGPU市場においてNVIDIA社は92%のシェアを獲得しており、デファクトスタンダードとなっています。

NVIDIAのデータセンター向けGPUの最大の特徴は、その圧倒的な性能です。たとえば同社が提供するである「NVIDIA H200 Tensor コア GPU」では、毎秒4.8テラバイト/sのメモリ帯域幅を持つHBM3eメモリが搭載されており、高い処理能力が要求されるシミュレーション、科学研究、AI推論などのタスクにおいてはCPUと比較して110倍の速さで結果を得ることができます。

※参考：IoTアナリティクス「生成AIの世界市場の分析 (2023年～2030年)」

トゥモロー・ネットでもNVIDIA社のデータセンター向けGPU製品を多数取り扱っています。弊社が取り扱っているデータセンター向けGPU製品について詳しく知りたい方は、以下のリンクもご覧ください。

関連製品：NVIDIA データセンターGPU製品

GPUサーバーをデータセンターで運用する際の注意点

以下では、GPUサーバーをデータセンターで運用するにあたっての注意点を紹介します。

冷却性能

GPUの性能を最大限発揮するためには、データセンターおよびラックの冷却性能が重要となります。高速で計算処理を行うGPUの発熱量は凄まじく、適切に排熱しないとGPUから出た熱がラック内にとどまりラック内温度が上昇してしまいます。ラック内温度が高まると、GPUは十分なパフォーマンスを発揮することができません。

一般的にデータセンターには各ラックを冷やせるように空調設備が整っていますが、その性能はデータセンターの設備によって異なります。GPUサーバーを設置するにあたっては、データセンターの冷却性能が重要です。
なお、NVIDIA社のGPU製品には、GPU内部に冷却液を通すことで、液体での冷却を行えるものも存在します。ラック内に液体冷却のための設備を導入することで、GPUの温度上昇を抑えやすくなります。

省エネルギー

高い性能を誇るGPUを利用すると、その分電気消費量も大きなものとなります。GPU製品によっても消費電力量に差はありますが、空調設備をはじめとしたデータセンター設備のエネルギー効率によっても消費電力量は大きく変わってきます。エネルギー効率の高いデータセンターを選ぶことで、コスト面のメリットもあります。
また、近年では環境負荷低減のために再生可能エネルギーを利用したデータセンターも増えています。データセンター内に太陽光パネルを設置しているデータセンターや、電力調達先となる電力会社から再生可能エネルギーで発電した電気を購入できるサービスを提供しているデータセンターもあります。SDGsの観点や自社のブランディングの観点から、再生可能エネルギーを利用できるデータセンターを選ぶことも選択肢となるでしょう。

まとめ

この記事では、データセンターにおけるGPUの役割やデータセンターでGPUを運用するメリット、またその際の注意点についてご紹介しました。冷却設備や電源設備が整ったデータセンターを利用することで、GPUの持つ性能を最大限発揮しつつ、安定的にGPUサーバーを利用することができます。LLMの構築や科学技術計算などはもちろんのこと、AIモデルの開発環境構築やビッグデータ分析など、様々なユースケースでデータセンター向けGPUは有効です。

トゥモロー・ネットでご支援できること

トゥモロー・ネットでは、NVIDIAのパートナー、Supermicroの一次代理店としてデータセンター向けのGPU製品の販売や導入サポートを実施しています。きめ細やかな提案、構築、導入を提供いたしますので、GPUをお探しの方はぜひお問合せください。
NVIDIA GPUサーバー専門サイトはこちら

お問い合わせはこちら

お問い合わせはこちら

関連ページ

クラウドコンピューティング技術がデータセンターに与える影響
クラウドコンピューティングとは？仕組みやメリット・デメリットを解説

この記事の筆者