NVIDIA stawia na oszczędne chłodzenie serwerów cieczą. Powietrze już nie wystarcza

W miarę jak sztuczna inteligencja i zaawansowane przetwarzanie danych napędzają rozwój nowoczesnych centrów danych, branża staje przed poważnym wyzwaniem: jak skutecznie chłodzić coraz gęstsze i bardziej energochłonne serwerownie, bez pochłaniania gigantycznych ilości energii i wody.

Jeszcze kilka lat temu tradycyjne systemy chłodzenia powietrzem wystarczały do utrzymania odpowiedniej temperatury sprzętu serwerowego. Jednak boom na sztuczną inteligencję, modele o bilionach parametrów i rosnące wymagania wnioskowania na dużą skalę zmieniają krajobraz technologiczny. Nowoczesne systemy, takie jak najnowsze konstrukcje firmy Nvidia – GB200 NVL72 i GB300 NVL72 – wyznaczają nowy standard gęstości obliczeniowej, upakowując dziesiątki GPU i CPU w jednej szafie serwerowej.

Taki skok wydajności ma jednak swoją cenę: nowe systemy Nvidii zużywają od 120 do 140 kilowatów mocy na pojedynczy rack. To ponad siedmiokrotnie więcej niż w przypadku klasycznych konfiguracji, gdzie standardowe szafy zużywały od 7 do 20 kilowatów, a te wyposażone w GPU osiągały maksymalnie 60 kilowatów.

Tradycyjne chłodzenie nie wystarcza – czas na płynne rozwiązania

Wzrost zapotrzebowania na moc i gęstość upakowania komponentów sprawił, że powietrze przestało być efektywne. Nawet najbardziej wydajne systemy wentylacji nie są w stanie szybko odprowadzać olbrzymich ilości energii cieplnej produkowanej przez nowoczesne układy. Odpowiedzią na ten problem jest bezpośrednie chłodzenie cieczą. Nvidia wdrożyła system, w którym chłodziwo krąży w zamkniętym obiegu przez podstawy zamontowane bezpośrednio na kluczowych komponentach, takich jak GPU i CPU. Dzięki temu ciepło jest odbierane szybciej i skuteczniej niż przy tradycyjnych metodach.

Woda pod kontrolą: ekologia i efektywność w jednym

Tradycyjne systemy chłodzenia wyparnego zużywają ogromne ilości wody, co budzi rosnące obawy ekologiczne i zwiększa koszty operacyjne. Rozwiązanie Nvidii – zamknięty obieg chłodziwa – eliminuje niemal całkowicie parowanie, znacząco ograniczając zużycie wody.

Według danych firmy, ich nowy system chłodzenia cieczą jest 25 razy bardziej energooszczędny i aż 300 razy bardziej wydajny wodnie w porównaniu do tradycyjnych metod chłodzenia powietrznego. To nie tylko krok w stronę bardziej ekologicznej infrastruktury, ale również realna oszczędność dla operatorów centrów danych.

Nowa architektura: Coolant Distribution Units na straży wydajności

Ciepło odbierane z serwerów trafia do wymienników ciepła ciecz-ciecz, zwanych Coolant Distribution Units (CDU). Te zaawansowane jednostki, rozwijane we współpracy z firmami CoolIT i Motivair, są w stanie obsłużyć obciążenia rzędu dwóch megawatów mocy chłodniczej. Dodatkowym atutem jest wykorzystanie tzw. „ciepłej wody”, która pozwala ograniczyć konieczność stosowania mechanicznych agregatów chłodniczych (chillerów), co przekłada się na dalsze zmniejszenie zużycia energii i wody.

Nowe wyzwania infrastrukturalne: chłodzenie cieczą zmienia centra danych

Przejście na chłodzenie cieczą nie obywa się bez problemów. Centra danych były dotąd projektowane z myślą o szybkim serwisowaniu – wymiana serwera czy komponentu była możliwa „na gorąco”. Nowe systemy z hermetycznym obiegiem chłodziwa wymagają specjalnych szybkozłączek zapobiegających wyciekom, a każda ingerencja w instalację musi być przeprowadzana z najwyższą starannością. Co więcej, wdrażanie chłodzenia cieczą na dużą skalę wiąże się z koniecznością kosztownych modyfikacji infrastruktury – od projektu instalacji, po wyposażenie techniczne budynków.

Przyszłość należy do chłodzenia cieczą

Mimo wysokich kosztów inwestycyjnych, operatorzy centrów danych są coraz bardziej skłonni inwestować w nowe technologie chłodzenia. Korzyści w zakresie efektywności energetycznej, ograniczenia zużycia wody oraz zwiększenia gęstości obliczeniowej okazują się na tyle znaczące, że chłodzenie cieczą staje się nowym standardem dla infrastruktury AI. Nvidia, wspólnie z Schneider Electric, pracuje nad referencyjnymi architekturami centrów danych opartych na chłodzeniu cieczą, które będą w stanie obsługiwać do 132 kilowatów mocy na pojedynczą szafę.