I. Kapalinové chlazení se přesunulo z „volitelného“ na „nezbytné“

 

1. Nárůst poptávky po výpočetním výkonu a optických modulech

V rychle se vyvíjejícím prostředí umělé inteligence (AI) dosáhla poptávka po výpočetním výkonu nebývalých výšin. Vznik velkých modelů, jako jsou modely používané v ChatGPT od OpenAI, vytvořil značnou mezeru v potřebném výpočetním výkonu. OpenAI uvádí, že tempo růstu modelového výpočetního výkonu ohromujícím desetinásobkem předčí pokroky v hardwaru AI. S tím, jak se velké modely rozšiřují na biliony parametrů, se potřeba lepšího výkonu tréninkových čipů AI stala kritickou, což zvyšuje očekávání rychlejšího přenosu dat.

 

Tento exponenciální růst výpočetního rozsahu učinil z propojení v rámci datových center ústřední problém. Jak trénink AI postupuje, stávají se zřejmá omezení práce na jedné kartě/serveru. Propojení mezi čipy se ukázalo jako priorita, což vyžaduje účinné a vysokorychlostní optické moduly pro usnadnění rychlé výměny dat. V důsledku toho je nasazení vysokorychlostních optických modulů zásadní pro zvýšení efektivity vzájemného propojení, zejména když datová centra modernizují své architektury výpočetního výkonu.

 

▲ Optické moduly usnadňující vysokorychlostní přenos dat v datových centrech

2. Bod obratu pro chlazení kapalinou

Kapalinové chlazení je připraveno stát se dalším kritickým prvkem v infrastruktuře AI, paralelně s vývojem optických modulů. S tím, jak se elektronické produkty neustále vyvíjejí, nutnost účinných chladicích systémů se stává nepopiratelnou. Stejně jako trajektorie optických modulů přešla z luxusu na nutnost, následuje technologie kapalinového chlazení.

 

Historicky se řešení chlazení vyvinula z pasivních metod, jako je přirozené chlazení vzduchem a chladiče, k pokročilejším technologiím, včetně klimatizace a konečně kapalinového chlazení. Tento přechod odráží širší trend v elektronickém sektoru, kde je řízení teploty prvořadé pro zajištění optimálního výkonu a dlouhé životnosti komponent.

 

3. Proč je nyní chlazení kapalinou nezbytné

Chipsy

Vliv okolní teploty na polovodičové čipy je kritický. Zvýšené teploty mohou výrazně snížit výkon a životnost elektronických součástek. Prostředí s vysokou teplotou vede k tepelné roztažnosti materiálů, jako jsou kondenzátory a odpory, což může způsobit mechanické poruchy a bránit normálnímu provozu. Podle zpráv od ANJIE dokáže tradiční chlazení vzduchem řídit odvod tepla pouze do 800 W, což je práh, který několik produktů NVIDIA překonává.

 

datová centra

Vzduchem chlazená datová centra obvykle podporují hustotu 8-10 kW na skříň. Protože se však předpokládá, že výpočetní výkon klastru s umělou inteligencí dosáhne do roku 2025 20-50 kW na skříň, jsou omezení vzduchového chlazení zcela evidentní. Zvyšující se hustota výkonu vyžaduje účinnější způsoby chlazení, přičemž kapalinové chlazení je lepší alternativou.

 

▲ Datové centrum AI s vysokou hustotou využívající technologie kapalinového chlazení

 

 

II. Zásady chlazení kapalin Vstřikují na trh „stimulant“.

 

PUE (Power Usage Effectiveness) slouží jako klíčová metrika pro hodnocení energetické účinnosti datových center. Nižší PUE znamená ekologičtější a efektivnější datové centrum, protože odráží poměr celkové energie spotřebované zařízením k energii spotřebované výhradně zátěží IT. V typických datových centrech představuje IT zařízení přibližně 50 % spotřeby energie, zatímco chladicí systémy přispívají přibližně 35 %.

 

Technologie chlazení kapalinou mají tendenci vykazovat výrazně nižší hodnoty PUE ve srovnání s tradičním chlazením vzduchem. Například, zatímco tradiční vzduchové chlazení udržuje PUE kolem 1,3, metody chlazení kapalinou jej mohou snížit na 1,05 až 1,2 v závislosti na konkrétní použité technologii.

 

▲ Porovnání PUE mezi technologiemi vzduchového a kapalinového chlazení

 

 

III. Strategický růst Vertivu prostřednictvím kapalinového chlazení

 

Společnost Vertiv učinila akvizicí společnosti CoolTera významný pokrok ve zlepšování svých schopností kapalinového chlazení. Tato společnost se sídlem ve Velké Británii se specializuje na infrastrukturu kapalinového chlazení a již několik let spolupracuje s Vertivem na několika projektech datových center a superpočítačů. Očekává se, že tato akvizice posílí pozici Vertivu na trhu tepelného managementu a umožní jí nabízet robustnější řešení šitá na míru vyvíjejícím se potřebám datových center.

 

 

IV. Hlavní hodnotový řetězec kapalinového chlazení

1. Pochopení kapalinového chlazení

Kapalinové chlazení označuje metody používané k udržení optimální provozní teploty počítačových systémů. Díky využití vysoké měrné tepelné kapacity kapalin tato technologie účinně přenáší teplo generované vnitřními součástmi do vnějšího prostředí. Kapalinové chladicí systémy lze rozdělit na techniky přímého a nepřímého chlazení. Nepřímé chlazení, jako jsou systémy studených desek, zajišťuje, že chladicí kapalina nepřichází do přímého kontaktu se zahřívanými součástmi, zatímco metody přímého chlazení zahrnují chlazení ponorem, kdy chladicí médium přímo interaguje s vyhřívanými součástmi.

 

2. Průmyslový ekosystém chlazení kapalin: Systémy chladných desek

Průmysl kapalinového chlazení zahrnuje různé komponenty a systémy, včetně:

• Jednotky RCM (Dodávka a zpětný odběr chladiva):Tyto jednotky řídí distribuci a sběr chladiva v kapalných chladicích skříních.
• Chladicí distribuční jednotky (CDU):Jednotky CDU usnadňují separaci chladiv vstupujících do součástí studené desky od chladicí vody na straně zdroje chladu.
• LCM (moduly pro cirkulaci kapalin):Tyto moduly řídí přepravu a vracení chladiv v celém chladicím systému.

 

Použitá chladiva se mohou lišit, s možnostmi včetně deionizované vody a roztoků na bázi glykolu, které oba přispívají k efektivnímu přenosu tepla.

 

▲ Přehled ekosystému kapalinového chlazení v datových centrech

 

 

V. Identifikace přijímajících společností v dodavatelském řetězci kapalinového chlazení

1. Přijímající společnosti: Interní součásti serveru

Dodavatelský řetězec kapalinového chlazení lze rozdělit do tří primárních kategorií: interní serverové komponenty, konstrukce kapalinového chlazení a poskytovatelé infrastruktury kapalinového chlazení. Mezi vnitřní komponenty patří systémy studených desek a rychlé odpojení, které jsou životně důležité pro zvýšení výkonu vysoce výkonných čipů AI. Společnosti jako Huawei a NVIDIA jsou klíčovými hráči v tomto sektoru.

 

2. Konstrukce chlazení kapalinou

Konstrukce kapalinového chlazení zahrnuje poskytovatele komplexních řešení a výrobce serverů. Full-chain poskytovatelé, jako je Vertiv, dodávají komplexní řešení, ale nemusí dodávat servery přímo, což vyžaduje spolupráci s výrobci čipů.

 

3. Konstrukce IDC

Výrobci IDC jsou odpovědní za výstavbu datových center a vývoj řešení kapalinového chlazení přizpůsobených potřebám klientů. Tito výrobci budou do svých návrhů stále více integrovat technologie kapalinového chlazení, aby optimalizovali výkon.

 

4. Poskytovatelé infrastruktury

Poskytovatelé infrastruktury nabízejí specifické komponenty kapalinového chlazení, jako jsou jednotky CDU a LCM. S rostoucí poptávkou po těchto technologiích se očekává, že objem i ceny těchto produktů porostou, což odráží rostoucí význam kapalinového chlazení v návrhu datových center.

 

 

Závěr

 

Posun od chlazení vzduchem k chlazení kapalinou v infrastruktuře umělé inteligence není jen trendem, ale zásadní evolucí řízenou rostoucími požadavky na výpočetní techniku. S rozšiřováním velkých modelů a nutností účinného řízení teploty budou technologie kapalinového chlazení hrát v budoucnosti datových center klíčovou roli. Vzhledem k tomu, že společnosti jako Vertiv rozšiřují své schopnosti prostřednictvím strategických akvizic a partnerství, je trh s kapalinovým chlazením připraven k výraznému růstu. Tento přechod v konečném důsledku přispěje k efektivnějšímu, udržitelnějšímu a vysoce výkonnému výpočetnímu prostředí.