Centrele de date oferă, astăzi, infrastructura critică pentru economia digitală globală. De la internet și dispozitive inteligente, la cloud, inteligență artificială (AI) și aplicații de cercetare intensivă, sectorul infrastructurii digitale a devenit și va continua să fie o parte integrantă din activitatile noastre zilnice.
În același timp, însă, consumul de energie al centrelor de date a continuat să crească într-un ritm susținut. Un raport realizat de IDC, de exemplu, a constatat că veniturile globale alocate pentru AI vor depăși 300 de miliarde de dolari până în 2026, având în vedere puterea și cerințele de calcul ale Generative AI și expansiunea centrelor de date de tip Hyperscale. Studiul prezice și că tehnologiile AI ar putea consuma la fel de multă energie electrică ca Irlanda, adică echivalentul a 29,3 terawatt-oră pe an.
În multe privințe, sectorul infrastructurii digitale se află acum la o răscruce. Abordările tradiționale pentru alimentarea și răcirea centrelor de date nu mai pot oferi condițiile necesare unui viitor sustenabil – lucru pe care mulți dintre noi îl discutăm de ani de zile. Ca să putem răspunde cerințelor unei lumi mai ecologice și să reducem consumul de resurse naturale prețioase, cum ar fi energia și apa, inovația – în special în ceea ce privește AI și calculul de înaltă densitate – este vitală.
80% din emisiile de carbon din lume (CO2) sunt acum legate de producția și consumul de energie, iar sistemele actuale de energie pe bază de combustibili fosili continuă să înregistreze pierderi de aproximativ 60%. Este clar că fără schimbare – fie prin proiectarea și operarea centrelor de date, fie prin noi descoperiri în arhitecturile sistemelor de alimentare și răcire – nu putem îndeplini cerințele de Net Zero.
În timp ce accelerarea tehnologiilor digitale a fost cândva primul pas în dezvoltarea infrastructurii fizice a centrelor de date, tendințele perturbatoare, cum ar fi apariția de noi GPU-uri mai puternice, precum și creșterea AI generativ, învățarea automată și aplicațiile de calcul cuantic sunt acum în fruntea cerințelor pentru centre de date, transferuri de date și conectivitate.
În următorii 20 de ani, de exemplu, Schneider Electric, se așteaptă la dublarea capacității noilor centre de date comparativ cu cea existentă, cu inferență AI, modele de limbaj mari (LLM) și sarcini de lucru de mare densitate – aproximativ 18 GW sau mai mult.
Este clară tendința de standardizare a proiectelor și a arhitecturilor de sisteme și localizarea respectivelor proiecte pe baza considerentelor topologice – cum ar fi temperatura exterioară și nivelul de umiditate – și utilizarea unor tehnologii specifice pentru a le aborda. Trebuie de avute în vedere, de asemenea, și standardele locale pe mai multe domenii, cum ar fi eficiența (PUE) și reducerea încălzirii globale prin tranziția la noi agenți frigorifici. Din punct de vedere tehnologic, aceasta include migrarea de la economizoarele indirecte de aer, turnurile de răcire și sistemele pe bază de agent frigorific la sisteme mai eficiente de răcire cu lichid, fără apă.
O standardizare mai mare accelerează, de asemenea, tendința de co-dezvoltare între principalii jucători ai ecosistemului centrelor de date și ai industriei. Acolo unde cândva organizațiile căutau să colaboreze pentru a obține un avantaj competitiv, acum aceleași companii lucrează împreună pentru a se asigura că sarcinile de lucru AI sunt susținute de soluții sustenabile de răcire și cu cel mai înalt nivel de eficiență energetică.
Liquid Cooling – viitorul centrelor de date AI
În ceea ce privește topologia, astăzi pare să existe o tendință crescândă către răcirea cu lichid Direct-to-Chip, de tip „single phase”, din cauza ușurinței sale de implementare, a capacității sale de a gestiona densitățile de putere mai mari asociate cu noile cipuri și procesoare și capacitatea de a fi utilizate in sisteme „hibride”, în care serverele răcite cu aer și lichide coexistă. Acestea fiind spuse, inovația a fost de mult un semn distinctiv al industriei centrelor de date și nu există nicio îndoială că acest lucru s-ar putea schimba din nou, rapid.
Sosirea noului GPU Blackwell de la NVIDIA, de exemplu, a depășit toate așteptările în ceea ce privește performanța și consumul de energie, permițând utilizatorilor să creeze și să ruleze aplicații AI generative în timp real la costuri și consum de energie de până la 25 de ori mai mici decât predecesorul său.
Pe lângă portofoliul de produse și soluții dezvoltat pentru a susține tehnologia de tip „Liquid Cooling”, Schneider Electric a stabilit a nou parteneriat cu NVIDIA pentru a optimiza soluțiile de infrastructură a centrelor de date pentru clustere cu densitate extremă, utilizând sisteme de distribuție de mare putere și de răcire cu lichid pentru a deschide calea aplicațiilor AI de top.
Sistemele tradiționale de evacuare a căldurii din aer, de exemplu, au fost cândva eficiente pentru răcirea vechilor centre de date cu densități de până la 30 kW, dar pe măsură ce densitățile per rack depășesc 50 kW și se anticipează să crească până la 100 kW sau mai mult, răcirea cu aer nu mai este viabilă. Ea va rămâne utilă pentru a disipa porțiunea de căldură neacoperită de tehnologia de răcire cu lichid și pentru a răci celelalte dispozitive precum UPS-uri, dispozitive electrice și alte spații.
Puterea mai mare de calcul și procesare, în special apariția GPU-urilor tot mai puternice și a procesoarelor concentrate pe inteligență artificială, a dus la o schimbare radicală în arhitectura sistemelor centrelor de date. Aceasta impune ca serverele răcite cu lichid să fie susținute de o abordare end-to-end și independentă de furnizor, care să folosească atât metodologiile de răcire cu aer, cât și cu lichid.
Noile linii directoare de proiectare – prin care arhitecturi hibride sau specifice sunt utilizate pentru gestionarea tranziției și pentru servere cu cerințe diferite – prezintă provocări în ceea ce privește temperaturile de funcționare, care pot fi rezolvate doar prin evacuarea căldurii la temperaturi mai ridicate. Proiectarea arhitecturilor de centre de date fără standarde poate duce la variații ample, impactul fiind un portofoliu extins de soluții pentru satisfacerea cerințelor serverelor.
Având în vedere natura variată a designului de servere și de arhitectură, este vitală o abordare strategică a răcirii cu lichid. În primul rând, această abordare trebuie să fie agnostică, asigurând interoperabilitatea cu diferite tehnologii. De asemenea, este important să ne amintim că atât centrele de date vechi, cât și cele mai noi au cerințe diferite de răcire, așa că este, în general, recomandabil ca producătorii de servere să ia deciziile tehnice și de densitate de cip.
În al doilea rând, abordarea răcirii cu lichid dintr-o perspectivă unitară este esențială deoarece necesită o combinație de blocuri de construcție diferite, iar implementarea sistemelor complete de răcire cu lichid sau hibrid poate fi complexă. Trecerea cu succes la răcirea cu lichid este, prin urmare, dependentă de realizarea unui design cu un singur obiectiv principal – de exemplu, densitate versus eficiență.
În al treilea rând, diferențierea este cheia pentru construirea unei strategii puternice de răcire cu lichid. Concentrarea pe un singur element sau abordare, cum ar fi Direct-to-Chip, va permite operatorilor să îmbunătățească disponibilitatea și să simplifice proiectarea metodologiei de răcire cu lichid aleasă.
Răcirea cu lichid necesită, fără îndoială, o serie de considerații și un portofoliu larg de componente. Acestea pot include – dar fără a se limita la – unități de evacuare a căldurii, cum ar fi răcitoare de temperatură înaltă și free-cooler, unități de distribuție a lichidului de răcire (CDU) și o soluție specifică pentru spațiul alb – fie Direct-to-Chip, șasiu sau rezervor/imersiune.
Întreaga industrie a centrelor de date are acum responsabilitatea de a combina creșterea densității cu eficiența și poate face acest lucru susținând adoptarea unor metode de răcire durabile. Cele patru beneficii principale de durabilitate ale răcirii cu lichid includ utilizarea redusă a energiei și emisiile de gaze cu efect de seră (GES), dependența zero de apă și deșeuri; precum și o viziune holistică.
Prin minimizarea consumului de energie și trecerea la reutilizarea căldurii, de exemplu, operatorii pot profita de oportunitățile oferite de utilizarea pompelor de căldură și pot folosi răcirea cu lichid pentru a crește eficiența energetică. Reducerea GES va implica o proiectare bazată pe apă răcită, migrarea către noi agenți frigorifici și, în viitorul apropiat, către fluide naturale.
Pentru a permite o vizualizare holistică dintr-un capăt în altul va fi nevoie și de o certificare premium ecologică – adoptarea unei abordări a economiei circulare în timpul fazei de proiectare a centrelor de date, evaluarea completa a ciclului de viață precum și adoptarea unei viziuni end-to-end pe parcursul acestui proces.
Pe măsură ce AI devine norma în centrele de date ale viitorului, fiecare dintre acești pași le va permite operatorilor să-și răcească serverele și arhitecturile IT având în vedere sustenabilitatea și fără a compromite eficiența sau performanța.
