Wat is vloeistofkoeling, en waarom is de technologie plots zo relevant voor datacenters?
Deze bijdrage werd ingezonden door Schneider Electric. Omwille van het relevante perspectief en de actualiteit van het onderwerp publiceert de redactie ze integraal op ITdaily.
Datacenters hebben altijd vertrouwd op luchtgekoelde servers voor rekenkracht, maar de versnelling van AI-implementaties zorgt nu voor een trend richting vloeistofkoeling. Het trainen van AI vraagt een behoorlijke toename in rekenkracht, waardoor chipontwikkelaars het thermisch ontwerpvermogen moeten verhogen. Dit is de maximale hoeveelheid warmte die door een processor wordt gegenereerd en die door een koelsysteem afgevoerd moet worden om oververhitting te voorkomen.
Als chips meer warmte afgeven, is luchtkoeling uiteindelijk niet voldoende, waardoor vloeistofkoeling de betere optie is voor AI-servers. Vloeistofkoeling is niet nieuw; het wordt immers al jaren gebruikt in High Performance Computing (HPC). Toch zullen traditionele datacenteromgevingen zich moeten aanpassen voor een overstap naar vloeistofkoeling om te kunnen voldoen aan de vraag naar AI.
Hier zijn de meest gestelde vragen en antwoorden over AI en vloeistofkoeling:
Hoe dringend is de behoefte aan vloeistofgekoelde servers nu AI steeds meer wordt toegepast?
De groeiende interesse van bedrijven om AI-toepassingen te implementeren vraagt om meer vloeistofgekoelde servers. Vloeistoffen zijn beter in het afvoeren van warmte dan lucht, en veel nieuwe chips die voor AI-oplossingen worden gebruikt, kunnen niet afdoende met lucht gekoeld worden. Daarom moeten datacenterbeheerders snel zijn met het bouwen van infrastructuren om vloeistofgekoelde servers te ondersteunen.
Welke vormen van vloeistofkoeling kun je inzetten?
Het meest populair is het bevestigen van een koelplaat aan bijvoorbeeld een processor of geheugen. Water met een speciale samenstelling wordt door de plaat gestuurd, absorbeert de hitte en transporteert deze vervolgens via een Technology Cooling System (TCS)-lus naar een koelvloeistofdistributie-eenheid (CDU) met een warmtewisselaar die de warmte afvoert. Hoewel een watergebaseerde vloeistof het meest gangbaar is, kan ook een speciaal ontworpen vloeistof gebruikt worden die in de koelplaat kookt en vervolgens condenseert in de CDU. Hoewel koelplaten het grootste deel van de serverwarmte via vloeistof afvoeren, blijft luchtkoeling nodig.
lees ook
Warm water, koele servers: Nvidia’s Blackwell-chips als zwembadverwarming
Een andere methode is immersion cooling (dompelkoeling), waarbij een server in een chassis of tank wordt geplaatst die gevuld is met een diëlektrische vloeistof om de gehele server te koelen. Deze diëlektrische vloeistof is meestal een synthetische olie die de warmte afvoert. Hoewel deze methode momenteel niet zo populair is als de koelplaat, zijn er voordelen. Bij immersion cooling is er namelijk geen luchtstroom door de server nodig, wat zorgt voor een hoge thermische stabiliteit door de gehele server.
Hoe kunnen bestaande datacenters de implementatie van high-density AI-servers met vloeistofkoeling ondersteunen?
Het is het beste om een CDU (koelvloeistof distributie-eenheid) aan te sluiten op een bestaand watersysteem (lus) van je datacenter, gebouw of installatie, waardoor de warmte uit de Technology Cooling System (TCS)-lus direct naar het koelsysteem van de faciliteit kan gaan. Als een verbinding met het bestaande watersysteem niet beschikbaar is, kan een datacenterbeheerder een CDU inzetten die vloeistof naar lucht afvoert. Bij de bouw van nieuwe datacenters kunnen de watersystemen al meteen zo ontworpen worden dat ze bij ingebruikname al volledig geschikt zijn voor vloeistofkoeling.
Wat is een CDU en wat is de functie ervan?
Een CDU, of koelvloeistofdistributie-eenheid, regelt de temperatuur, de chemische samenstelling en stroming van de vloeistof naar de server die gekoeld wordt. De functie van een CDU is vergelijkbaar met die van een transformator die spanning regelt. In dit geval gebruikt de CDU een warmtewisselaar en pompen om de stroom en temperatuur van de vloeistof te reguleren die naar de apparatuur wordt gestuurd voor koeling. De CDU isoleert ook de Technology Cooling System (TCS)-lus van de systemen van datacenter, installatie of gebouw via een geïntegreerde ‘vloeistof-vloeistof’- of ‘vloeistof-lucht’-warmtewisselaar.
Wat is een goede verhouding tussen lucht- en vloeistofgekoelde servers bij een nieuw datacenter?
Datacenters zullen niet voor 100% vloeistofgekoeld zijn, hoewel vloeistofkoeling steeds meer een must wordt in high-density-omgevingen. De uitdaging voor ontwerpers is ervoor te zorgen dat hun koelinstallaties flexibel zijn. Binnenkort is dit gemakkelijker omdat er koelsystemen op de markt komen waarbij het mogelijk is te schakelen tussen lucht- en vloeistofkoeling. Dit biedt niet alleen de nodige flexibiliteit, maar verhoogt ook de efficiëntie, wat de duurzaamheidsstrategieën van datacenters ondersteunt.
Is het mogelijk om vloeistofgekoelde servers 100% gebruik te laten maken van vrije koeling?
Ja, maar dit hangt af van de vereisten van de server en het klimaat op de locatie van het datacenter. Vrije koeling gebruikt buitenlucht om de temperatuur van de vloeistof die voor de koeling gebruikt wordt, te verlagen. Het gebruik van buitenlucht is een voordeligere koelmethode en geschikt voor locaties met lagere temperaturen. Water dat gebruikt wordt voor het koelen van chips, hoeft echter niet koud te zijn; temperaturen boven de 37°C zijn nog steeds acceptabel, afhankelijk van de processor. Dit betekent dat vrije koeling zelfs in warmere klimaten mogelijk is, wat helpt om de koelingskosten van datacenters onder controle te houden en de duurzaamheid te bevorderen.
Deze bijdrage werd ingezonden door Schneider Electric. Omwille van het relevante perspectief en de actualiteit van het onderwerp publiceert de redactie ze integraal op ITdaily. Schneider Electric publiceerde ook een white paper over het onderwerp: Navigating Liquid Cooling Architectures for Data Centers with AI Workloads.