W dobie eksplozji sztucznej inteligencji i zadań wysokiej wydajności (HPC), centra danych muszą sprostać niespotykanym wcześniej wymaganiom dotyczącym mocy obliczeniowej, a co za tym idzie – energii i chłodzenia. O ile dotychczasowym standardem były szafy o mocy rzędu kilku kilowatów, obecnie rosnąca gęstość serwerów AI powoduje, że pojedyncza szafa może wymagać chłodzenia 100–130 kW. Tym samym infrastruktura fizyczna, zasilanie, chłodzenie i rozdział energii, staje się krytycznym czynnikiem sukcesu. Jak sobie z tym radzić?

Nowe obciążenia, nowe wymagania

Dotychczasowe modele centrów danych zakładały rozproszenie mocy na wiele szaf. Dziś dąży się do konsolidacji z 300 szaf do 50 lub mniej, co znacząco podnosi lokalne zapotrzebowanie na energię i chłód. Dane pokazują, że dominacja szaf poniżej 10 kW systematycznie spada, a udział systemów o mocy 50 – 100 kW rośnie. Kluczowe staje się skuteczne odprowadzenie ogromnych ilości ciepła. Ma być szybko, punktowo i bez strat.

Chłodzenie. Od powietrza do cieczy

W klasycznym modelu chłodzenie opiera się na przepływie powietrza w pomieszczeniu i w rzędzie szaf, poprzez tzw. „drzwi chłodzące”. Jednak rosnące TDP (do 1200–1400 W na chip) wymusza przejście na nowe rozwiązania i technologie. Na ten moment wyróżnić można:

• Drzwi chłodzące (rear-door heat exchangers): stosunkowo łatwe do wdrożenia, stanowią pierwszy krok ku chłodzeniu cieczą.
• Coldplate cooling (direct-to-chip): chłodzenie CPU/GPU poprzez płytki odbierające ciepło bezpośrednio z powierzchni układu.
• Chłodzenie imersyjne: serwery zanurzane w specjalnym płynie, pozwalające na ekstremalną gęstość i ograniczenie wentylatorów – choć wymagają pełnej zmiany architektury sprzętu.

Każda technologia ma swoje oczywiście ograniczenia. Obecnie dominującym podejściem jest model hybrydowy, w którym 70 – 90% ciepła odprowadzane jest cieczą, a pozostałe 10–30% nadal wymaga chłodzenia powietrzem.

Nowy ekosystem infrastruktury cieczowej

Wzrost zainteresowania i rozwój chłodzenia cieczą niesie za sobą zmiany nie tylko sprzętowe, ale i organizacyjne. Centra danych muszą dziś uwzględniać:

• Coldplate’y montowane na CPU/GPU,
• Manifolds (rozdzielacze cieczy) doprowadzające płyn do serwerów,
• CDU (Coolant Distribution Unit) – jednostki zarządzające obiegiem cieczy w szafach lub całych rzędach,
• Zewnętrzne chillery – jednostki produkujące wodę lodową,
• Dwupętlowe układy chłodzenia – techniczny obieg cieczy (z glikolem), oddzielony od obiegu zewnętrznego.

Ze względu na mikroskalę kanałów (27 mikronów), chłodzenie cieczą wymaga filtracji, odpowiedniego składu chemicznego płynów i ochrony przed korozją i biozanieczyszczeniami.

Zasilanie. Od sieci do chipa

Wzrost temperatury wytwarzanej przez serwery jest następstwem ich wzrostu mocy. Ten z kolei oznacza konieczność dostosowania zasilania. Co należy wiedzieć i zapewnić?

• Nowe PDU obsługujące 63 A, 80 A, a nawet 125 A, zastępujące wcześniejsze 16–32 A.
• Zasilacze UPS o mocy 1–1,5 MW, odporne na pulsacyjne, gwałtowne zmiany obciążenia charakterystyczne dla AI.
• Szynoprzewody i dystrybucja zasilania zoptymalizowana pod kątem przestrzeni i redundancji.
• Zasilanie gwarantowane dla urządzeń krytycznych (np. CDU), z mechanizmami detekcji wycieków i awarii przepływu cieczy.

Zmiana charakterystyki obciążeń z liniowych na dynamiczne wymusza projektowanie systemów UPS, które nadążą za skokami poboru energii bez przejścia na bypass czy baterię.

Prefabrykowane data center gotowe do działania

Nowe wyzwania infrastrukturalne coraz częściej spotykają się z odpowiedzią w postaci prefabrykowanych centrów danych. Są to gotowe moduły zawierające:

• Szafy serwerowe o wysokiej gęstości,
• CDU i drzwi chłodzące,
• Zintegrowane PDU i sensory,
• Rozdzielnie zasilania, szynoprzewody, zdalne zarządzanie.

Takie rozwiązania pozwalają szybko uruchomić środowisko obliczeniowe – od pojedynczej szafy po „AI Factory” – bez konieczności projektowania od zera całej serwerowni.

Gdzie są fizyczne granice AI i jak je przekraczać?

Rewolucja AI nie dzieje się tylko w modelach i algorytmach – opiera się na bardzo konkretnych, fizycznych wymaganiach. Temperatura, przepływ, zasilanie i napięcie to dziś parametry, które decydują o wydajności i niezawodności środowisk GenAI. Zmieniają się nie tylko serwery, ale i wszystko wokół nich: od zasilania, przez chłodzenie, po strukturę całych data center.

Współczesne środowiska AI potrzebują infrastruktury, która:

• Obsłuży szafy o mocy >100 kW,
• Zapewnia chłodzenie hybrydowe i cieczowe,
• Skaluje się w oparciu o prefabrykowane moduły,
• Reaguje na pulsacyjne, nieregularne obciążenia energetyczne,
• Jest gotowa na fizyczne, operacyjne i środowiskowe wyzwania jutra.

Dell Technologies jest w stanie zapewnić i pomóc w skonfigurowaniu wszystkich tych elementów.

Prelegenci:

Krzysztof Krawczyk, Vertiv

Tomasz Boruch, Dell Technologies