Centra przetwarzania danych przyszłości – nowe trendy i rozwiązania technologiczne 2/3

Stosowanie, w coraz szerszym zakresie, nowych technologii informatycznych takich jak: sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe, czy brzegowe przetwarzanie danych zwiększają wymagania stawiane infrastrukturze technicznej centrów szczególnie w zakresie zasilania energetycznego i chłodzenia urządzeń ICT. Większa energochłonność urządzeń ICT oraz potrzeba ich efektywnego chłodzenia sprawiają, że dla uzyskania wskaźnika oceny efektywności energetycznej (PUE) centrum przetwarzania danych, na poziomie poniżej 1,2 konieczne jest zastosowanie nowych rozwiązań technologicznych.

Efektem „ubocznym” zwiększonego zapotrzebowania energetycznego urządzeń ICT jest, obserwowane w centrach przetwarzania danych, zwiększenie gęstości energetycznej w szafach rack. W latach 2019 – 2021 procentowy udział szaf o gęstości <10kW na szafę rack zmniejszył się z 57% do 16%, a największą dynamikę wzrostu zanotowały szafy o gęstości zawierającej się w przedziale od 20 do 29 kW, wzrost z poziomu 12% do 27%1). Zwiększenie gęstości energetycznej w szafach rack wynika bezpośrednio z postępu technologicznego w budowie układów ICT. W 2011 procesor INTEL Xeon 2011 został zbudowany z 2,6 miliarda tranzystorów, a w 2022 procesor graficzny Nvidia A100 posiada tych tranzystorów już 54 miliardy!1) Projektowane, nowe układy i procesory to nie tylko większa ilość tranzystorów i tym samym większe zapotrzebowanie na energię elektryczną, ale również wyższa w przyszłości temperatura pracy tych układów, dochodząca według deklaracji INTEL’a nawet do 80 oC!.

Powyżej wymienione fakty i przedstawione trendy w rozwoju urządzeń ICT powodują, że do spełnienia wymagań stawianych przez nowe technologie, a z drugiej strony również spełnienie warunków stawianych przez zrównoważony rozwój infrastruktury w kontekście minimalizowania negatywnego wpływu na środowisko, konieczne jest wdrożenia na powszechną skalę systemów chłodzenia cieczą (ang. liquid cooling). Systemy te stosowane są z powodzeniem od ponad 10 lat w dużych klastrach serwerowych HPC (ang. High Performance Computing) wykonujących wysokiej wydajności obliczenia. Obecnie, coraz szerzej stosowane są one do chłodzenia pojedynczych serwerów, a warto przy okazji również wspomnieć, że każdy liczący się obecnie na rynku producent serwerów posiada tego typu urządzenia ICT przygotowane do chłodzenia bezpośredniego cieczą (ang. Direct liquid cooling). Dla zobrazowania efektywności chłodzenia tą metodą warto zauważyć, że woda posiada 1000 razy większą od powietrza pojemność/wydajność chłodzenia, 25 razy lepiej odprowadza ciepło i potrzebuje 10 razy mniej energii do odprowadzenia tej samej ilości ciepła niż powietrze1).

Systemy chłodzenia cieczą znakomicie poprawiają efektywność energetyczną w centrach przetwarzania danych. Dużo łatwiej można uzyskać wskaźnik PUE na poziomie nawet sporo poniżej 1,2. Ich stosowanie pozwala na znaczne rozszerzenie zakresu czasu, (w ciągu roku nawet do 80%) stosowania chłodzenia wykorzystującego do tego celu temperaturę powietrza na zewnątrz centrum.

CDN…

źródło:

1) Prof. Lee Singapore, CoolestDC, October 2023