یک جفت اطلاعیه اخیر از دو شرکت بزرگ جهان، واضح ترین سیگنال را تا کنون ارسال کرده است که عصر سیستم های هوای سرد به پایان رسیده است.
بر اساس گزارشی در اطلاعاتامین وحدت، مدیر کل یادگیری ماشینی، سیستم‌ها و هوش مصنوعی ابری گوگل، در کنفرانس Hot Chips گفت که این شرکت مجبور است تغییرات عمده‌ای در مراکز داده‌اش ایجاد کند تا ظرفیت تراشه‌های هوش مصنوعی خود را افزایش دهد، عمدتاً با تغییر از خنک‌کننده هوا به خنک کننده مایع با بهبود قابل توجه در عملکرد و قابلیت اطمینان.
و جنسن هوانگ، مدیر عامل انویدیا، شاید فرزند پوستر عصر مولد هوش مصنوعی، پیش بینی کرد 1 تریلیون دلار در طول چهار سال صرف ارتقای مراکز داده برای هوش مصنوعی خواهد شد، از جمله افزایش نیاز به خنک نگه داشتن این تراشه‌های هوش مصنوعی.
سیستم‌های هوای سرد سال‌ها همراه وفادار اکثر اپراتورهای مرکز داده بوده‌اند، اما ناکارآمدی این سیستم‌ها با افزایش تقاضا برای مصرف برق و مصرف آب آشکار می‌شود. برای ادامه این مسیر، استفاده از ابزاری صریح برای یک مشکل پیچیده‌تر است که شرکت‌ها را به زندگی پر دردسر عملیاتی می‌کشاند.
نگاهی به اعداد نشان می‌دهد که سیستم‌های هوای سرد تا چه حد ضعیف هستند. مولد حرارت اولیه در هر مرکز داده، CPU در هر سرور است. یک مرکز داده معمولی 10000 فوت مربعی ممکن است حاوی 400 رک سرور باشد، به این معنی که ممکن است 16000 CPU نیاز به خنک کننده داشته باشد.
اما هر CPU فقط 1600 میلی متر مربع است، بنابراین مساحت کل CPU ها فقط 275 فوت مربع است. با استفاده از خنک کننده هوا، مراکز داده از سیستم های AC طراحی شده برای کل ساختمان استفاده می کنند – به جای 275 فوت مربع تولید گرما، کل فضای 10000 فوت مربعی را خنک می کند. این 36 برابر کمتر از آنچه لازم است کارآمد است.
هدف متحرک بهره وری عملیاتی
با توجه به ماهیت صریح سیستم‌های هوای سرد، اپراتورهای مراکز داده نیاز به طراحی و تلاش عملیاتی مناسبی برای از بین بردن کارایی عملیاتی معقول دارند. اما معلوم می‌شود که این یک پروژه در حال انجام است زیرا توزیع سرور و رک در طول زمان تغییر می‌کند، خواه داغ شدن تراشه‌ها با مدل‌های سرور موفق یا فشار برای مدیریت بودجه، فضا یا ابتکارات ESG.
یکی از پیچیده ترین مشکلات به این دلیل رخ می دهد که گرما به طور مساوی در هیچ سطحی توزیع نمی شود – در سطح فضای کف، یا در یک رک یا حتی در یک سرور خاص. از آنجایی که توزیع حرارتی ناهموار است، هوای سردی که از کف بلند می‌آید توسط سرورهای پایینی گرم می‌شود و ممکن است برای خنک کردن موثر سرورهای بالایی در رک بسیار گرم باشد. و از آنجایی که اکثر مراکز داده تصویربرداری حرارتی از رک‌های خود انجام نمی‌دهند، تنها علائم ممکن است این باشد که سرورهای بالایی در حالت گاز کار می‌کنند یا طول عمر کمتری نسبت به سرورهای پایین‌تری دارند.
جبران آن با افزایش جریان هوای سرد یا سردتر کردن هوا وسوسه انگیز است، اما هر دو گزینه های گران قیمتی هستند. و یک پیامد ناخواسته استفاده از هوای فزاینده سردتر این است که سرورهای پایین ممکن است در واقع آنقدر سرد باشند که خطر تراکم وجود داشته باشد، که پتانسیل ایجاد شورت الکتریکی را دارد. این یک وضعیت بدون برد است.
مدیریت تراکم حرارتی رک بالاتر
در طول دهه گذشته، متوسط تراکم حرارتی رک چهار برابر شده است زیرا CPUهای سرور داغتر شده اند (تقریباً دو برابر شدن توان حرارتی از 100 وات به 200 وات). صنعت مرکز داده HVAC با تعداد فزاینده‌ای از محصولات طراحی شده برای ارائه ترکیبی از هوای بیشتر، هوای سردتر یا هوای هدف پاسخ داده است.
بیشتر این محصولات از بigger، سیستم های AC قوی تر برای هوا کنترل‌کننده‌ها و برج‌های خنک‌کننده، به مدل‌سازی پیشرفته CFD حرارتی در سطح مرکز داده نیاز دارند تا به درستی عمل کنند و هزینه‌ها و پیچیدگی‌های خود را تحمل کنند. برای مثال، پیاده‌سازی سیستم‌های مهار راهروی گرم و سرد می‌تواند با سیستم‌های اطفاء حریق تداخل ایجاد کند.
بر روی کاغذ ممکن است به نظر برسد که سیستم‌های هوای سرد بتوانند چگالی‌های حرارتی بالاتری را مدیریت کنند، اما واقعیت خلاف این را ثابت می‌کند. از آنجایی که قدرت حرارتی CPUهای سرور در چند سال آینده به محدوده 50 کیلووات افزایش می یابد، استفاده از هوا به سادگی غیرقابل دفاع خواهد بود.
یک راه حل: خنک کننده مایع
واضح است که در برخی مواقع، لگد زدن به قوطی در جاده با خنک کننده هوای سرد منجر به کاهش بازده، هزینه های نمایی بیشتر و بن بست می شود. با این حال، امیدی در پیش است.
خنک کننده مایع آینده مراکز داده است که تراکم سرور بیشتر در هر رک و عملکرد محاسباتی بالاتر را امکان پذیر می کند و در عین حال پایداری را از طریق کاهش مصرف برق، مصرف آب و هزینه ها بهبود می بخشد. یک رویکرد خاص، خنک‌سازی مایع مستقیم به تراشه، هدفمندترین و کارآمدترین راه برای خنک کردن تراشه‌های داغ در مرکز داده است. مستقیم به تراشه با خنک کردن تنها 275 فوت مربع CPU، به جای یک ساختمان 10000 فوت مربعی، مشکل ابزار دقیق را حل می کند، و راه ثابت و کم خطری را برای حفظ بازده عملیاتی و تراکم رک حرارتی در اختیار اپراتورها قرار می دهد.
در زمانی که مصرف انرژی در مراکز داده در حال افزایش است و تنها در مسیر افزایش است، اپراتورها باید با رویکرد سنتی هوا سرد خداحافظی کنند و به دنبال روشی کارآمدتر و قابل اعتمادتر باشند. گوگل و انویدیا آینده را دیده اند و آن آینده خنک کننده مایع است.