Soluzioni di raffreddamento per data center AI e HPC: dalla tradizione al liquido

Analisi delle tecnologie di cooling per data center ad alta densità, con focus su sistemi a liquido e riutilizzo del calore per applicazioni AI e HPC.

Contenuto

Soluzioni di raffreddamento per data center AI e HPC: dalla tradizione al liquido

Scopri anche

Soluzioni di raffreddamento per data center AI e HPC: dalla tradizione al liquido

Soluzioni di raffreddamento per data center AI e HPC: dalla tradizione al liquido

In questo articolo:

I data center tradizionali stanno dimostrando crescenti limitazioni di fronte alle esigenze computazionali dell'intelligenza artificiale e del calcolo ad alte prestazioni. La densità di potenza per rack in ambienti AI può raggiungere valori compresi tra 80 e 200 kW, ben oltre le capacità dei sistemi di raffreddamento ad aria convenzionali.

La sfida termica dei carichi di lavoro moderni

⬆ Torna su

I sistemi di elaborazione ad alte prestazioni, specialmente quelli guidati da machine learning e modelli linguistici di grandi dimensioni, richiedono infrastrutture radicalmente diverse da quelle del passato. Mentre storicamente le soluzioni di raffreddamento aria-acqua o completamente basate sull'aria erano sufficienti, l'ascesa dell'HPC sta spingendo i carichi termici verso nuovi picchi.

La gestione efficiente e sostenibile di questo calore residuo rappresenta una delle sfide più significative nel design moderno dei data center. I rack ad alte prestazioni spesso superano i 20 kW, 40 kW o addirittura raggiungono capacità più elevate, rendendo necessarie soluzioni di cooling personalizzate.

Dai sistemi tradizionali al raffreddamento liquido

⬆ Torna su

I data center classici si affidavano tipicamente a sistemi di raffreddamento ad aria come le unità CRAC e il contenimento di corridoi caldi/freddi. Questi approcci non riescono però a tenere il passo con capacità di rack superiori ai 40 kW.

Le strutture ottimizzate per l'AI si stanno orientando verso soluzioni più avanzate come il raffreddamento liquido, attuabile tramite cold plate dirette sul chip o raffreddamento a immersione completa. Alcuni operatori implementano sistemi a circuito chiuso che facilitano l'implementazione del Direct Liquid Cooling (DLC).

Questa tecnologia offre una soluzione potente facendo circolare liquido refrigerante direttamente sui componenti più caldi per assorbire e rimuovere il calore in modo più efficace. Fornitori specializzati sviluppano soluzioni DLC appositamente progettate per gestire l'intensa emissione di calore dei processori moderni.

Innovazione nel cooling: liquido ed ecosistemi sostenibili

⬆ Torna su

Flessibilità, scalabilità e modularità rappresentano i pilastri fondamentali dell'architettura moderna dei data center. Gli approcci basati sul liquido non sono solo più efficaci per carichi di lavoro ultra-densi, ma abilitano nuove possibilità per il riutilizzo del calore.

Questa pratica sta rapidamente diventando un abilitatore critico per infrastrutture di data center sostenibili a circuito chiuso. Alcuni impianti catturano già il calore in eccesso per riciclarlo attraverso sistemi di teleriscaldamento locali.

Il raffreddamento liquido diretto consente una cattura del calore più mirata a temperature più elevate, rendendo più semplice trasferire il calore in eccesso nelle reti di riscaldamento municipali. Nuovi siti possono integrare questo approccio nel DNA stesso del design dell'impianto.

Parametri termici dei processori moderni

⬆ Torna su

Esiste una relazione evidente tra dimensioni dei transistor (misurate in nanometri) e flusso termico (W/cm²). Generalmente, i processori con dimensioni dei transistor più piccole tendono a mostrare flussi termici più elevati.

Ad esempio, processori con feature size di 5 nm possono avere un flusso termico di 28,22 W/cm², valore superiore rispetto a processori con feature size di 10 nm che registrano flussi termici di 22,5 W/cm². La riduzione delle dimensioni dei chip per ottenere velocità di elaborazione più elevate genera un costo: una densità di transistor più alta produce più calore.

Secondo le proiezioni di Omdia, stiamo assistendo a un'esplosione del Thermal Design Power (TDP). Mentre alcuni anni fa i TDP tipici di CPU e GPU si attestavano intorno a 200-300 watt, le stime suggeriscono che questi numeri potrebbero salire fino a 1000 watt e oltre nei prossimi anni.

Classificazione dei sistemi di raffreddamento ad aria

⬆ Torna su

Nonostante i progressi tecnologici che hanno reso il raffreddamento ad aria più efficiente, il principio di base rimane invariato: l'aria fredda viene fatta circolare attorno all'hardware per dissipare il calore. I sistemi di raffreddamento ad aria possono essere categorizzati in tre tipologie principali: sistemi basati su sala, su fila e su rack.

I sistemi basati su sala utilizzano unità di condizionamento dell'aria (CRAC) per immettere aria refrigerata nella sala equipment. L'aria può essere fatta circolare nella sala o ventilata attraverso pavimenti sopraelevati vicino alle apparecchiature. I sistemi moderni basati su sala spesso impiegano una configurazione con corridoi caldi e freddi per ottimizzare il flusso d'aria.

Verso infrastrutture modulari e scalabili

⬆ Torna su

È diventato evidente che le infrastrutture statiche e standardizzate non riescono a tenere il passo con la velocità del cambiamento tecnologico. Poiché i carichi di lavoro di AI e HPC continuano ad accelerare, i data center devono essere costruiti con flessibilità e adattabilità come principi fondamentali.

Ciò che supporta 40 kW per rack oggi dovrà accogliere 200 kW domani. Riprogettare da zero ogni pochi anni non è semplicemente economicamente sostenibile. Per questo motivo, i principi di design modulare e scalabile sono fondamentali per gli approcci moderni.

Integrando sistemi di alimentazione, raffreddamento e riutilizzo del calore fin dall'inizio, è possibile creare ambienti di data center pronti ad adattarsi al variare della domanda, all'evoluzione della tecnologia e all'aumento delle aspettative di sostenibilità.

Questo articolo è stato redatto esclusivamente sulla base delle fonti elencate, senza aggiunte speculative o informazioni esterne.

Fonti

⬆ Torna su

In breve

  • ai
  • hpc
  • data
  • heat

Link utili

Apri l'articolo su DeafNews