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節電・省エネ技術の採用

ムダな動きをせずに最大限の力を発揮する。
なるほど、省エネにも努力と才能が必要ですね。

何かを動かそうとすればエネルギーが必要だけど、ムダなく上手に使うこと、小さな力でいままで以上のパワーを発揮することが、これからますます求められてきます。例えば一つのマシンの中にも、省エネ化のための技術がたくさんちりばめられています。ここではそんな様々な節電・省エネ技術をご紹介します。

高性能・低消費電力型の新プロセッサ搭載 | 低消費電力LSIの採用省電力ディスクの採用冷却技術MAID技術の応用による省エネ対応電源/VRM(DC-DCコンバータ)の高効率化による変換ロスの低減

高性能・低消費電力型の新プロセッサ搭載

最新マルチコア・マルチスレッドプロセッサを搭載。
一つのCPUチップの中に実際に計算する“コア”を複数持つ“マルチコア”と、一度に複数の仕事ができる“マルチスレッド”。ともに高性能でありながら消費電力を削減し、省エネ化を図っている技術です。

例)SPARC64™ X+/X ~16コアで性能向上、消費電力削減!~

富士通で開発した高性能CPU SPARC64 X+/Xプロセッサは、一つのCPUチップに16個のコアが搭載されています。最先端の半導体技術で性能向上、消費電力を削減しています。

【SPARC64 X / X+スペック】

  • 最先端LSIテクノロジを採用:28nmプロセス
  • 動作周波数:SPARC64 X+: 最大3.7GHz
    SPARC64X: 最大3.0GHz
  • 16コア/1CPUチップ 、2スレッド/コア
  • 大容量キャッシュ
    L1キャッシュ:64KB(命令)+64KB(データ)/コア
    L2キャッシュ:最大24MB/CPUチップ
  • システム・オン・チップ
    周辺LSIをチップ内に集約
    部品点数の削減により消費電力も削減
    集積による小型化

対象製品 : UNIXサーバ SPARC M10

関連リンク : 高性能プロセッサ「SPARC64 X+ / SPARC64 X」

低消費電力LSIの採用

IT機器の高機能・高性能需要に応えるための技術の一つとしてあげられるのがLSIの低消費電力化。そこには独自技術である低誘電率10層銅多層配線技術等、LSIの高速処理や低消費電力化を実現する様々な技術が活かされています。富士通ではメインフレームからエントリーサーバまで、低消費電力型の最先端半導体を積極的に採用し省電力化を実現しています。

対象製品 : FUJITSU Server GS21 / FUJITSU Server PRIMEFORCE FUJITSU Server PRIMEQUEST UNIXサーバ SPARC M10  FUJITSU Server PRIMERGY  FUJITSU Storage ETERNUS

省電力ディスク SSDの採用

SSD(Solid State Drive)と呼ばれるドライブは、データ保存部に半導体メモリを使用しており、モーターなどの可動部が存在しない事から、高速アクセス、省電力が可能となります。
半導体メモリで構成されたSSDは15,000rpmのディスクドライブと比較すると、ランダム性能が圧倒的に高く、それらの処理が高いアプリケーション(データベースなど)で使用すると大きな効果を得ることができます。
また、モーターや可動部が存在しないため、ディスクドライブと比較して高い信頼性を実現することができ、例えばFUJITSU Storage ETERNUSの場合、数十台のハードディスクドライブを数台のSSDに置き換えても同等の性能が得られ、大幅な省電力削減効果が得られます。

対象製品 : FUJITSU Server PRIMEQUEST  UNIXサーバ SPARC M10  FUJITSU Server PRIMERGY  FUJITSU Storage ETERNUS

関連リンク : 低消費電力、高信頼・高性能なSSD(Solid State Drive)サポート

冷却技術

冷却ファンの最適化

IT機器では、“冷却"が電力消費の大きな要因になっています。IT機器そのものに使われる冷却ファン、また、データセンター等に設置する場合は、さらに空調を効かせなければなりません。つまりIT機器そのものの冷却効率を良くすれば、その使用環境の消費電力低減にもつながります。
着目したのは、冷却ファンの最適化です。冷却ファンはIT機器内にたくさん使われていますので、その構造設計上の効率的な配置を割り出し、冷却ファンの個数を最適化することで、省エネ化を図ることができます。

  1. 冷却ファンの個数を最適化。
  2. 高温箇所を直接冷却するITフロー設計
  3. 構造設計時に熱流体シミュレーションを行い高効率のクーリング構造を採用。

【冷却ファンの個数最適化】


ファン回転速度の多段階制御

IT機器は常に100%の力を発揮しているわけではなく、例えば夜間など、利用率の低い時間帯は熱も少ないのでファンの回転数を小さくなります。筐体内の温度により冷却ファンの回転数を最適化する、あるいは設置温度に応じて冷却ファンの回転速度を多段階に制御することで消費電力を抑えることができます。


ハイブリッド冷却(Liquid Loop Cooling)

最新テクノロジーの採用による高集積化と周辺LSIの集約による小型化は、プロセッサに熱を集中させることになり、サーバ装置を安定的に動作させるには、プロセッサを効率的に冷却し、温度を一定以下に保つ必要があります。従来の水冷方式の良い点(=高効率)と空冷方式の良い点(=データセンターに専用設備不要、メンテナンスフリー)をあわせもつ新冷却技術"ハイブリッド冷却技術 Liquid Loop Cooling" により、従来の空気冷却では実現できなかったサーバ装置の小型化とファン電力の削減を可能としました。

ハイブリッド冷却(Liquid Loop Cooling)の冷却方法

関連リンク : 液体と空気によるハイブリッド冷却技術「Liquid Loop Cooling」


エアダクトによる冷却効率の向上

サーバの中は、熱を出す部分とそうでない部分とに分かれています。主に熱を出す原因になっているのはCPUとHDD、メモリ等。そこで、熱源となる部品類を一直線に配置し、効率的に冷やすことで、消費電力削減効果を高めています。

【エアダクトによる冷却効率の向上】

関連リンク : FUJITSU Server PRIMEQUEST 機能・アーキテクチャー グリーンICT


MAID技術の応用による省エネ対応

ストレージ製品の中には多数のHDDが搭載されています。「MAID(メイド)技術(注4)」とは、そのHDD1本1本に対してON/OFFを切り替えられる技術です。多数のHDDが搭載されているからといって、その全てが24時間使われているわけではありませんので、使用時/不使用時でON/OFFを切り替えて効率的に運用することで、消費電力を大幅に低減することができます。

(注4)Massive Arrays of Idle Disksの略で、必要時のみディスクのスピンドルを回転させる技術。

FUJITSU Storage ETERNUS DX600 S3でのMAID技術活用例

ストレージには、データボリュームとバックアップボリュームがあります。データボリュームとは、本番用として常時使うデータです。バックアップボリュームは、1日が終わったところでそのデータを保護するためにコピーを取るディスクの領域です。データボリュームは当然そのサーバが動いている間はずっと使いますので24時間フル稼動しますが、バックアップボリュームは、バックアップのためだけに数時間動かし、他の時間は一切使いませんので、その数時間だけをONにして、それ以外は電源をOFFにし、消費電力を抑えています。
下記のFUJITSU Storage ETERNUS DX600 S3による構成の場合、エコモードの運用により、消費電力量を最大約20%、年間CO2排出量を最大 約2,593kg削減することができます。

【例:FUJITSU Storage ETERNUS DX600 S3の場合】

対象製品 : FUJITSU Storage ETERNUS

関連リンク : 消費電力を削減するエコモード

電源の高効率化による変換ロスの低減

私たちのもとに送られてくるAC(交流) 電源は、コンピュータの内部でDC(直流)に変換されます。さらに内部で電圧を変えるためにDC-DCという変換をしています。実はこの変換時に電源を非常にロスしており、そのロスを減らし効率よく変換することで省エネ率を高めることができます。

例)FUJITSU Server PRIMEQUEST 2000シリーズ

「80 PLUS® PLATINUM(注5)」認証を取得した業界最高水準 の高効率電源ユニットを採用する事で、従来シリーズから大幅に電源ロスを改善しています。

(注5) 80 PLUS PLATINUM
80 PLUSとは、80 PLUSプログラム (Ecos Plug Load Solutions) が推進する電気機器の省電力化プログラム。
コンピュータやサーバの電源が20%~100%の負荷環境下において、電源変換効率が80%以上の基準を満たした製品に対する認証。
効率の性能に応じ、「80 PLUS BRONZE」、「80 PLUS SILVER」、「80 PLUS GOLD」、「80 PLUS PLATINUM」、「80 PLUS TITANIUM」などの格付けがある。


対象製品 : FUJITSU Server GS21 / FUJITSU Server PRIMEFORCE FUJITSU Server PRIMEQUEST UNIXサーバ SPARC M10 FUJITSU Server PRIMERGY  FUJITSU Storage ETERNUS

関連リンク : FUJITSU Server PRIMEQUEST 機能・アーキテクチャー グリーンICT


トータルでの省エネルギー化
「アドバンスド・サーマルオプション」と「サーバ内蔵型バッテリーユニット」

ファシリティの負荷緩和という観点で、サーバ単体ではなく、ユーザー環境におけるサーバまわりの電力や空調設備も含め、トータルでの省エネルギー化を図ります。
FUJITSU Server PRIMERGYではトータルでの省エネルギー化として「アドバンスド・サーマルオプション」と「サーバ内蔵型バッテリーユニット」をご用意しています。
アドバンスド・サーマルオプションは、サーバ前面の吸気環境温度において、一般モデルに比べて使用環境温度のピークを上限・下限ともに拡張し、5℃から40℃まで対応したオプションをご用意しています。(一般モデルは10℃~35℃)。
一般モデルをベースに、内蔵オプション製品の搭載位置を指定してエアフローを最適化し、同時に、低消費電力部品の採用、高温動作専用のファームウェアの適用もあわせ、冷却性能を向上させる技術の数々で、高温環境での動作を可能としています。
アドバンスド・サーマルオプションによって、通常よりも温度が5℃高い環境でもサーバ運用が可能となり、そのぶん空調コストを抑制できます。経済産業省の発表によれば、空調温度の1℃緩和で消費電力を約10%削減可能であり、コスト削減効果は少なくないと考えます。
また、年間平均気温の低い土地なら、空調設備を持たないチラーレスデータセンターの実現も可能となります。そのため空調設備の設置やメンテナンスのコストまで削減できることになります。富士通は大手ISPと共同で外気冷却の実証実験も行っており、チラーレスデータセンターの実現に取り組んでおります。

アドバンスド・サーマルオプションと一般モデルの使用環境温度

サーバ内蔵型バッテリーユニットは、サーバの冗長電源ユニットのスロットに実装するバッテリーです。予期せぬ停電などによってサーバへの電力供給が瞬断された際に、システム停止を防ぐためには通常、UPS(無停電電源装置)を別途導入するといった手段が採られます。データセンターの場合、実際の初期に稼働させるサーバ台数ではなく、最大規模のUPSが導入されるケースが多く、多くの初期コストを要する結果となります。
その点、サーバ内蔵型バッテリーユニットなら、サーバ増設の度に、増設台数にあわせてバッテリーユニットを増やすことが可能です。そのため、必要最小限の初期コストで済むようになり、瞬断対策への投資を最適化できます。
内蔵バッテリーのスペックはDC12V/280Wで、一般的な構成で10分間バックアップすることが可能です。高温に強い安全なニッケル水素電池であり、5年以上の長寿命となっております。サーバへのAC入力電源が切断されたのを検期すると、内蔵バッテリーからDC電源を供給し業務処理やOSを正常終了させます。

内蔵バッテリーの写真

対象製品 : FUJITSU Server PRIMERGY