Prawdopodobnie słyszeliście już o burzliwych dyskusjach w branży na temat generatywnej sztucznej inteligencji (AI) oraz o jej wpływie na sektor centrów danych.
Być może przeczytaliście artykuł na ten temat, a może nawet zapoznaliście się z wymaganiami dotyczącymi infrastruktury AI przedstawionymi w numerze magazynu DCD z 17 kwietnia 2023 r. Fala popytu, jaką prawdopodobnie wywoła sztuczna inteligencja, spowoduje, że gęstość obliczeniowa znacznie przekroczy dotychczasowe prognozy.
Ze względu na ogromną moc obliczeniową, jakiej wymaga sztuczna inteligencja, zużycie energii przez sprzęt nowej generacji będzie z kolei generować znaczne ilości ciepła. Ciepło to powoduje problemy z wydajnością i może prowadzić do awarii sprzętu IT, jeśli nie zostanie schłodzone w granicach dopuszczalnych parametrów eksploatacyjnych.
Dla zespołów operacyjnych obiektów wdrażających rozwiązania o wysokiej gęstości dla nowych technologii – czy to AI, czy też strumieniowania i gier o niskim opóźnieniu – sprostanie wyzwaniu związanemu z zarządzaniem temperaturą ma kluczowe znaczenie.
Analizując infrastrukturę niezbędną do wdrożenia wysokowydajnych systemów obliczeniowych, których wymaga generatywna sztuczna inteligencja, stwierdzamy, że systemy chłodzenia cieczą stanowią przekonujący argument jako najlepsze rozwiązanie problemu wysokiego wydzielania ciepła, z którym chłodzenie powietrzem nie radzi sobie skutecznie.
Według Dell’Oro Group przychody rynku chłodzenia cieczą osiągną do 2027 r. poziom bliski 2 miliardów dolarów, przy średnim rocznym tempie wzrostu (CAGR) wynoszącym 60% w latach 2020–2027, w miarę jak organizacje będą coraz częściej wdrażać usługi w chmurze oraz wykorzystywać sztuczną inteligencję (AI) do zaawansowanej analityki i zautomatyzowanego podejmowania decyzji, a także do wdrażania aplikacji opartych na technologii blockchain i kryptowalutach.
Ponieważ sztuczna inteligencja stała się obecnie popularnym tematem wśród przeciętnych konsumentów, firmy rozważające wdrożenie nowych technologii do swojej działalności powinny zapoznać się z dostępnymi obecnie rozwiązaniami w zakresie chłodzenia cieczą, które można skalować z myślą o przyszłości.
Wdrożenie systemów chłodzenia cieczą w urządzeniach obliczeniowych wykorzystujących sztuczną inteligencję wymaga zastosowania innowacyjnych systemów szafowych, zaprojektowanych specjalnie z myślą o umieszczeniu infrastruktury chłodzenia cieczą i efektywnym zarządzaniu nią. Systemy te są zazwyczaj wyposażone w rozwiązania takie jak wymiennik ciepła w tylnych drzwiach (RDHx).
Nie zajmując żadnej dodatkowej powierzchni w centrum danych, RDHx stanowi doskonałą opcję wprowadzenia architektury chłodzenia cieczą do centrum danych bez konieczności przebudowy całej przestrzeni serwerowej.
Te wymienniki ciepła są oferowane w konfiguracjach wykorzystujących różne czynniki chłodzące: oparte na czynniku chłodniczym, wodzie lodowej i glikolu; każdy z tych czynników charakteryzuje się odmiennymi parametrami wydajnościowymi.
Czynniki oparte na czynniku chłodniczym charakteryzują się doskonałą przewodnością cieplną, co pozwala im skutecznie odprowadzać ciepło z komponentów, zapewniając w ten sposób wyższą wydajność chłodzenia. Posiadają one również wysoką pojemność cieplną, co oznacza, że mogą pochłaniać duże ilości ciepła przed osiągnięciem nasycenia, gwarantując stałą wydajność chłodzenia nawet przy dużym obciążeniu.
Systemy z wodą lodową zapewniają również skalowalność, ponieważ można je zaprojektować tak, aby radziły sobie ze zmiennymi obciążeniami cieplnymi i uwzględniały przyszłą rozbudowę. Ponadto systemy oparte na wodzie lodowej mogą wykorzystywać istniejącą infrastrukturę, taką jak wieże chłodnicze lub wymienniki ciepła, co przekłada się na oszczędności kosztów i poprawę efektywności energetycznej.
Glikol ma doskonałe właściwości wymiany ciepła, co pozwala mu skutecznie absorbować i rozpraszać ciepło z elementów, z którymi ma kontakt. Ponadto glikol ma wyższą temperaturę wrzenia w porównaniu z wodą, co zmniejsza ryzyko parowania płynu chłodzącego i przegrzewania się układu.
Ponadto w instalacji RDHx zastosowane zostaną pasywne lub aktywne wentylatory chłodzące, które będą zasysać powietrze przez wężownicę wymiany ciepła.
Wprowadzenie tej technologii do centrum danych zapewnia również „rozwiązanie chłodzenia neutralne dla pomieszczenia”, co oznacza, że temperatura powietrza wychodzącego z urządzenia RDHx jest zbliżona do temperatury otoczenia w pomieszczeniu, co zmniejsza obciążenie zewnętrznych urządzeń chłodniczych.
Urządzenie RDHx stanowi doskonałe rozwiązanie umożliwiające dodanie szaf o większej gęstości do infrastruktury centrum danych, które planuje przejście na chłodzenie cieczą. Zastosowanie już dziś pasywnych tylnych drzwi może pomóc w skalowaniu systemu na przyszłość, gdy gęstość upakowania wzrośnie.
Rozwiązania RDHx stanowią również punkt wyjścia do chłodzenia cieczą, jednak wiele organizacji poszukuje bardziej ukierunkowanych rozwiązań dla swoich klastrów. Analizując opcje konfiguracyjne wdrożenia chłodzenia cieczą bez modernizacji, należy skupić się na dwóch głównych podejściach: chłodzeniu immersyjnym i chłodzeniu bezpośrednim układu scalonego (direct-to-chip).
Chłodzenie cieczą bezpośrednie do chipów obejmuje konstrukcję skoncentrowaną na bezpośrednim połączeniu płyty chłodzącej z komponentami o wysokim wydzielaniu ciepła, takimi jak procesory (CPU), procesory graficzne (GPU), a w niektórych przypadkach moduły pamięci i zasilacze.
Płyty chłodzące typu „direct-to-chip” umieszczane są bezpośrednio nad komponentami generującymi ciepło na płycie głównej, aby odprowadzać ciepło za pomocą jednofazowych płyt chłodzących lub płynów dwufazowych. Technologie te pozwalają usunąć około 70–75 procent ciepła generowanego przez cały sprzęt w szafie, pozostawiając 25–30 procent, które można łatwo odprowadzić za pomocą systemów chłodzenia powietrzem.
Chłodzenie immersyjne to kolejna odmiana technologii chłodzenia cieczą, która pozwala na odprowadzenie 100 procent ciepła do cieczy. Korzystanie z płynów dielektrycznych wiąże się z pewnymi trudnościami, a dla zespołów operacyjnych jest to podejście do chłodzenia radykalnie odmienne od tradycyjnej metody chłodzenia powietrzem.
Chłodzenie cieczą a chłodzenie powietrzem: Jak ewoluują systemy zarządzania temperaturą
Z chłodzeniem cieczą wiążą się oczywiście pewne wyzwania. Głównym problemem jest ryzyko wycieków lub innych awarii, które mogłyby spowodować uszkodzenie kluczowych elementów sprzętu. Jednak dzięki starannemu projektowi i przemyślanej realizacji ryzyko to można zminimalizować, a korzyści płynące z chłodzenia cieczą skutecznie wykorzystać.
Operatorzy centrów danych muszą być gotowi do przejścia na chłodzenie cieczą, aby zachować konkurencyjność w erze generatywnej sztucznej inteligencji. Zalety chłodzenia cieczą, takie jak wyższa wydajność, większa gęstość w szafie serwerowej oraz lepsza wydajność chłodzenia, sprawiają, że jest to niezbędne rozwiązanie dla organizacji, które chcą wdrażać najnowocześniejsze technologie i zaspokajać potrzeby chłodnicze wynikające z obciążeń o wysokiej gęstości.
Aby dowiedzieć się, co przyniesie przyszłość w dziedzinie chłodzenia cieczą, przeczytaj e-book „Cooling Transformation” autorstwa DCD i Vertiv.
