迅速なAI展開のためのモジュラーデータセンター設計：12ヶ月建設ガイド
2025年12月8日更新
2025年12月更新： モジュラー型AIデータセンターは、統合液体冷却によりラックあたり100kW以上をサポートするようになりました。プレファブリケーション液冷モジュールの導入タイムラインは8〜10ヶ月に短縮されています。Microsoft、Google、Amazonがモジュラープログラムを拡大中。工場製造のCDUおよびマニホールド統合により、現場での複雑さが軽減されています。AIインフラ需要に対応するためにモジュラーアプローチは不可欠であり、市場は2030年までに2,360億ドルから9,340億ドルに成長する見込みです。
AIインフラの展開競争は、24〜36ヶ月に及ぶ従来のデータセンター建設タイムラインと衝突しています。組織は3年後ではなく、今すぐGPU容量を必要としています。モジュラーデータセンター設計は、エンタープライズグレードの信頼性とスケールを維持しながら、展開タイムラインを12ヶ月に圧縮します。本ガイドでは、プレファブリケーションソリューションがサイト選定から運用開始までのAIインフラ展開をいかに加速するかを検証します。
従来型とモジュラー型の建設タイムライン比較
従来のデータセンター建設は、遅延が累積する逐次的なフェーズに従います。サイト準備に3〜6ヶ月、基礎と躯体工事に8〜12ヶ月、MEP（機械、電気、配管）設備に6〜9ヶ月、そしてコミッショニングに3〜6ヶ月を要します。合計タイムライン：最初のGPUが稼働するまで24〜36ヶ月です。
モジュラー建設はこれらのフェーズを並列化します。サイト準備が進行する間、プレファブリケーションモジュールの工場組立が同時に行われます。Schneider Electricのリファレンス展開では、320台のNVIDIA H100 GPUをサポートする4MW施設が11ヶ月で運用状態を達成しました。モジュールは工場から80%完成した状態で到着し、現場では相互接続とコミッショニングのみが必要でした。
Microsoftは2024年に14拠点でAzure AIワークロード用のモジュラーデータセンターを展開し、契約から運用開始まで平均13ヶ月を達成しました。彼らの標準化設計により、従来のプロジェクトでは通常3〜4ヶ月追加される設計の繰り返しが排除されました。各モジュールは250kWのIT負荷をサポートし、単一モジュールから10MWのAIコンピューティング容量を提供する40モジュールキャンパスまで構成可能です。
Uptime Instituteの2024年調査によると、モジュラー展開は運用初年度で99.982%の可用性を達成しており、これは同様の信頼性指標に到達するまで18〜24ヶ月の運用調整を必要とする従来型ビルドに匹敵します。管理された工場環境により、従来型ビルドを悩ませる天候による遅延や施工欠陥が排除されます。
プレファブリケーションモジュールの種類と構成
電源モジュールは、ISO標準コンテナに中電圧スイッチギア、変圧器、UPSシステムを統合します。VertivのPowerModは53フィートモジュールで2.5MWの重要電力を供給し、ラックあたり25kWで最大100台のNVIDIA H100 GPUをサポートします。統合設計により、電気設備工事期間が12週間から10日に短縮されます。
冷却モジュールは、従来のCRAH（コンピュータルーム空調機）ユニットから液体冷却分配システムまで多岐にわたります。Schneider ElectricのEdgeCoolModは、統合ポンプステーション、CDU（冷却分配ユニット）、熱交換器を備え、800kWの冷却容量を提供します。このモジュールは、ラックあたり120kWを必要とするGB200 NVL72展開向けのダイレクトトゥチップ液体冷却をサポートします。
ITモジュールは実際のコンピューティングインフラを収容します。標準構成には、各25kWの8ラックをサポートする20フィートモジュールと、各30kWの16ラックをサポートする40フィートモジュールがあります。Iron MountainのModular Data Centersは、金融サービスクライアント向けに6モジュール構成を展開し、注文から運用まで12週間で1,200台のH100 GPUを納入しました。
オールインワンモジュールは、電源、冷却、ITスペースを単一のエンクロージャに統合します。HuaweiのFusionModule2000は、40フィートコンテナに800kWの電力、600kWの冷却、12ラックを組み合わせています。これらのソリューションは、スペース制約によりマルチモジュール設置が困難なエッジAI展開に優れています。
接続モジュールは、プレファブリケーションコンポーネント間の重要なインターフェースを提供します。これには、配電用のバスウェイシステム、ネットワーキング用の事前端末処理済み光ファイバーアセンブリ、液体冷却回路用のマニホールドが含まれます。適切な接続モジュール設計により、現場での統合作業が数ヶ月から数週間に短縮されます。
サイト準備要件
モジュラー展開でも適切なサイト準備は必要ですが、従来の建設と比較して要件は大幅に軽減されます。基礎仕様はモジュール重量と現地の土壌条件によって異なります。フル装備の典型的な40フィートITモジュールは35,000ポンドの重量があり、150 PSF（平方フィートあたりポンド）荷重に対応した強化コンクリートパッドが必要です。
Compass Datacentersは、25件の展開にわたりモジュラー基礎設計を標準化し、再設計なしで様々なモジュール構成に対応するポストテンションコンクリートスラブを使用しました。このアプローチにより、カテゴリー5ハリケーン地域での構造的完全性を維持しながら、基礎準備期間が16週間から8週間に短縮されました。
ユーティリティ接続がサイト準備における主要な複雑性を占めます。4MWモジュラー施設には、2N電源アーキテクチャ用の冗長フィードを通じて通常供給される12.47kVまたは13.8kV中電圧サービスが必要です。バックアップ発電機用の天然ガス接続は、既存インフラが不足している地域では複雑さが増します。Dominion Energyのバージニア州モジュラーデータセンターキャンパスは、実際の建設期間がわずか10ヶ月であったにもかかわらず、18ヶ月のユーティリティ計画を必要としました。
アクセス道路は、特殊輸送による40トンモジュールの配送をサポートする必要があります。75フィートの回転半径と100,000ポンド車両に対応した強化路面が標準要件です。QTSのフェニックスにおけるモジュラー展開では、モジュール配送に対応するために2.3マイルのアクセス道路をアップグレードする必要があり、プロジェクトコストに120万ドルが追加されました。
環境への配慮には、雨水管理、騒音対策、冷却システムの熱排出が含まれます。モジュラー展開は通常、従来の建設と同じ環境許可を必要としますが、加速されたタイムラインは並行した許可処理を要求します。Digital Realityのシンガポールにおけるモジュラー施設は、当局との早期エンゲージメントにより4ヶ月で環境許可を取得しました。
電源と冷却の統合戦略
モジュラー電源アーキテクチャは、N+1または2N冗長構成を標準としています。各電源モジュールには通常、N+1冗長構成で1MWのクリティカル負荷をサポートするデュアル1.25MW UPSシステムが含まれます。Caterpillarのモジュラー電源ステーションは、発電機、スイッチギア、UPSを単一の53フィートエンクロージャに統合し、従来設計と比較して電源インフラのフットプリントを40%削減します。
液体冷却の統合は、モジュラー展開において独自の課題を提示します。プライマリ冷却ループは、適切な流量と圧力差を維持しながら、施設の給水または外部冷却塔に接続する必要があります。Motivairのモジュラー CDU設計は、統合冗長性を備えた2.4MWの液体冷却容量をサポートし、標準化されたマニホールドシステムを通じて最大96個のコールドプレートを接続します。
Schneider Electricのリファレンスアーキテクチャは、ハイブリッド冷却アプローチを実装しています：標準IT機器には空冷、高密度GPUラックには液体冷却。彼らのEcoStreamモジュラーチラーは、外気温が50°F以下に下がった際の統合フリークーリング機能を備え、1.2MWの冷却容量を提供します。このアプローチにより、北バージニアの展開でPUE 1.15を達成しました。
モジュール内の配電は、従来の床下ケーブル配線ではなくオーバーヘッドバスウェイシステムを使用します。Starline Track Buswayは2フィートごとにプラグインタップボックスを備え、1,600Aの容量をサポートし、大規模な電気工事なしで迅速なラック展開を可能にします。Microsoftのモジュラー施設は、バスウェイシステムを使用して配電設備工事時間を75%削減しました。
モジュール間の統合には、電圧降下とインピーダンス整合の慎重な計画が必要です。ITモジュールから100フィート以上離れた電源モジュールでは、変圧器でのタップ調整が必要な2〜3%の電圧降下が発生します。接続モジュールを通じた適切なケーブルサイジングと配線により、敏感なGPUハードウェアを損傷する可能性のある電力品質の問題を防止します。
12ヶ月建設タイムラインの内訳
1〜2ヶ月目は、サイト選定、許可申請、モジュール設計の最終化に焦点を当てます。並行処理が重要です：許可審査中に、変圧器や発電機などの長納期品目の工場生産が開始されます。Equinixのモジュラー展開では、ほとんどの管轄区域で承認時間を6ヶ月から8週間に短縮する標準化された許可パッケージを維持しています。
3〜5ヶ月目は、整地、基礎打設、ユーティリティ荒仕上げを含むサイト準備が行われます。同時に、電源、冷却、ITエンクロージャのモジュールの工場組立が進行します。工場での品質管理により、出荷前に問題が特定され、従来の建設と比較して現場での修正作業が90%削減されます。
6〜8ヶ月目は、モジュールの配送と設置が行われます。特殊輸送とクレーン作業により、GPS誘導設置システムを使用して1インチの精度でモジュールが配置されます。Aligned Data Centersは、2台の500トンクレーンを連携して運用し、3MW施設のモジュール設置を5日間で完了しました。このフェーズでは気象条件が重要になり、風速が25mph（約40km/h）を超えるとクレーン作業が停止されます。
9〜10ヶ月目は、モジュール間接続とインフラ統合に焦点を当てます。モジュール間の電源接続には2,000A定格のカムロックコネクタを使用し、接続時間を数日から数時間に短縮します。光ファイバー接続には、400Gおよび800Gネットワーキング要件をサポートするケーブルあたり最大144本のファイバーを持つMPO/MTPコネクタを活用します。液体冷却マニホールドは、数時間の溶接ではなく数分で密閉接続を作成するビクトリックカップリングを使用して接続されます。
11〜12ヶ月目は、コミッショニング、テスト、初期本番展開を包括します。統合システムテスト（IST）により、電源パス、冷却容量、ネットワーク接続が検証されます。ASHRAE基準に従ったレベル5コミッショニングは、従来のビルドでは12〜16週間かかるのに対し、モジュラー施設では通常6〜8週間を要します。GPU展開はコミッショニング中に開始でき、段階的な立ち上げにより施設が完全に完成する前に収益を生成できます。
コスト分析と財務上のメリット
モジュラーデータセンターは、メガワットあたりで比較すると従来の建設よりも20〜30%高い設備投資を必要とします。4MWモジュラー施設は約4,000万ドルのコストがかかり、従来の建設では3,200万ドルです。しかし、展開の加速により12〜18ヶ月早く収益を生成できるため、多くの場合、より高い初期コストを相殺できます。
McKinseyによる50件のモジュラー展開の分析では、収益化までの時間を考慮するとNPV（正味現在価値）の優位性が明らかになりました。AIワークロードから月額200万ドルを生成する施設は、早期運用により8ヶ月で追加の設備投資を回収します。ハイパースケール展開では、この優位性は数十の施設にわたって倍増します。
運用費用の削減が、より高い設備投資を部分的に相殺します。工場組立により建設労働力が60%削減され、典型的な4MWプロジェクトで200〜300万ドルを節約します。標準化された設計により、通常従来のプロジェクト予算の8〜10%を消費する建築・エンジニアリング費用が排除されます。Schneider Electricのモジュラーソリューションは、設計の再利用により総エンジニアリングコストを320万ドルから80万ドルに削減しました。
建設リスクの低減からファイナンシングの優位性が生まれます。銀行は、タイムラインの圧縮と工場での品質管理により、モジュラープロジェクトに対してより有利な条件を提供します。Digital Infrastructure Partnersは、従来の建設では4.1%であったのに対し、モジュラー展開では3.2%のファイナンスを確保し、1億ドルプロジェクトの10年間で800万ドルを節約しました。
モジュラー施設では廃止コストが40%削減されます。モジュールは10年後でも30〜40%の残存価値を保持しており、再販または移設が可能です。Iron Mountainは、3つのモジュラーデータセンターをニュージャージーからバージニアに移設しました。
[翻訳用にコンテンツが切り捨てられています]
