I. Il raffreddamento a liquido è passato da "opzionale" a "essenziale"

 

1. L’impennata della domanda di potenza di calcolo e moduli ottici

Nel panorama in rapida evoluzione dell’intelligenza artificiale (AI), la domanda di potenza di calcolo ha raggiunto livelli senza precedenti. L’emergere di modelli di grandi dimensioni, come quelli utilizzati nel ChatGPT di OpenAI, ha creato un divario significativo nella potenza di calcolo necessaria. OpenAI riferisce che il tasso di crescita della potenza di calcolo dei modelli supera di dieci volte i progressi nell’hardware AI. Man mano che i modelli di grandi dimensioni si espandono fino a raggiungere trilioni di parametri, la necessità di migliorare le prestazioni dei chip di addestramento dell’intelligenza artificiale è diventata critica, alimentando le aspettative per una trasmissione dei dati più rapida.

 

Questa crescita esponenziale della scala informatica ha reso l’interconnettività all’interno dei data center una questione centrale. Con il progredire della formazione sull’intelligenza artificiale, i limiti dell’elaborazione a scheda/server singolo stanno diventando evidenti. L'interconnettività chip-to-chip è emersa come una priorità, richiedendo moduli ottici efficienti e ad alta velocità per facilitare il rapido scambio di dati. Di conseguenza, l’implementazione di moduli ottici ad alta velocità è essenziale per migliorare l’efficienza dell’interconnettività, soprattutto quando i data center aggiornano le loro architetture di potenza di calcolo.

 

▲ Moduli ottici che facilitano la trasmissione dati ad alta velocità nei data center

2. Il punto di svolta per il raffreddamento a liquido

Il raffreddamento a liquido è destinato a diventare il prossimo elemento critico nell’infrastruttura AI, parallelamente all’evoluzione dei moduli ottici. Con il continuo progresso dei prodotti elettronici, la necessità di sistemi di raffreddamento efficienti sta diventando innegabile. Proprio quando la traiettoria dei moduli ottici è passata da un lusso a una necessità, la tecnologia di raffreddamento a liquido sta seguendo l’esempio.

 

Storicamente, le soluzioni di raffreddamento si sono evolute da metodi passivi come il raffreddamento ad aria naturale e i dissipatori di calore a tecnologie più avanzate, tra cui il condizionamento dell’aria e, infine, il raffreddamento a liquido. Questa transizione riflette una tendenza più ampia nel settore elettronico in cui la gestione termica è fondamentale per garantire prestazioni ottimali e longevità dei componenti.

 

3. Perché il raffreddamento a liquido è ora essenziale

Patatine

L'impatto della temperatura ambientale sui chip semiconduttori è fondamentale. Le temperature elevate possono ridurre significativamente le prestazioni e la durata dei componenti elettronici. Gli ambienti termici elevati portano all'espansione termica di materiali come condensatori e resistori, che possono causare guasti meccanici e ostacolare il normale funzionamento. Secondo quanto riportato da ANJIE, il tradizionale raffreddamento ad aria può gestire solo una dissipazione del calore fino a 800 W, una soglia che viene superata da diversi prodotti NVIDIA.

 

Centri dati

I data center raffreddati ad aria in genere supportano una densità di 8-10 kW per armadio. Tuttavia, poiché si prevede che la potenza di calcolo dei cluster AI raggiungerà i 20-50 kW per cabinet entro il 2025, i limiti del raffreddamento ad aria diventano estremamente evidenti. La crescente densità di potenza richiede metodi di raffreddamento più efficienti, posizionando il raffreddamento a liquido come l’alternativa migliore.

 

▲ Data center AI ad alta densità che utilizza tecnologie di raffreddamento a liquido

 

 

II. Le politiche del raffreddamento a liquido iniettano uno “stimolante” nel mercato

 

Il PUE (Power Usage Effectiveness) funge da parametro chiave per valutare l'efficienza energetica dei data center. Un PUE inferiore indica un data center più ecologico ed efficiente, poiché riflette il rapporto tra l'energia totale consumata da una struttura e quella consumata esclusivamente dai carichi IT. Nei data center tipici, le apparecchiature IT rappresentano circa il 50% del consumo energetico, mentre i sistemi di raffreddamento contribuiscono per circa il 35%.

 

Le tecnologie di raffreddamento a liquido tendono a mostrare valori PUE significativamente più bassi rispetto al tradizionale raffreddamento ad aria. Ad esempio, mentre il tradizionale raffreddamento ad aria mantiene un PUE di circa 1,3, i metodi di raffreddamento a liquido possono ridurlo tra 1,05 e 1,2, a seconda della tecnologia specifica impiegata.

 

▲ Confronto PUE tra tecnologie di raffreddamento ad aria e raffreddamento a liquido

 

 

III. La crescita strategica di Vertiv attraverso il raffreddamento a liquido

 

Vertiv ha compiuto passi da gigante nel potenziamento delle proprie capacità di raffreddamento a liquido con l'acquisizione di CoolTera. Questa azienda con sede nel Regno Unito è specializzata in infrastrutture di raffreddamento a liquido e collabora con Vertiv da diversi anni su numerosi progetti di data center e supercalcolo. Si prevede che questa acquisizione rafforzerà la posizione di Vertiv nel mercato della gestione termica, consentendole di offrire soluzioni più robuste su misura per le esigenze in evoluzione dei data center.

 

 

IV. La catena del valore principale del raffreddamento a liquido

1. Comprendere il raffreddamento a liquido

Il raffreddamento a liquido si riferisce ai metodi utilizzati per mantenere temperature operative ottimali per i sistemi informatici. Sfruttando l'elevata capacità termica specifica dei liquidi, questa tecnologia trasferisce efficacemente il calore generato dai componenti interni all'ambiente esterno. I sistemi di raffreddamento a liquido possono essere classificati in tecniche di raffreddamento diretto e indiretto. Il raffreddamento indiretto, come i sistemi a piastre fredde, garantisce che il liquido di raffreddamento non venga a contatto direttamente con i componenti riscaldati, mentre i metodi di raffreddamento diretto includono il raffreddamento per immersione, in cui il mezzo di raffreddamento interagisce direttamente con i componenti riscaldati.

 

2. Ecosistema del settore del raffreddamento a liquido: sistemi a piastre fredde

L'industria del raffreddamento a liquido comprende vari componenti e sistemi, tra cui:

• Unità RCM (Fornitura e Ritorno di Refrigerante):Queste unità gestiscono la distribuzione e la raccolta del refrigerante all'interno degli armadi di raffreddamento a liquido.
• Unità di distribuzione del raffreddamento (CDU):Le CDU facilitano la separazione dei refrigeranti che entrano nei componenti della piastra fredda dall'acqua di raffreddamento sul lato della sorgente fredda.
• LCM (moduli di circolazione del liquido):Questi moduli gestiscono il trasporto e il ritorno dei refrigeranti attraverso il sistema di raffreddamento.

 

I refrigeranti utilizzati possono variare, con opzioni che includono acqua deionizzata e soluzioni a base di glicole, che contribuiscono entrambe a un efficace trasferimento di calore.

 

▲ Panoramica dell'ecosistema di raffreddamento a liquido nei data center

 

 

V. Identificazione delle aziende beneficiarie nella catena di fornitura del raffreddamento a liquido

1. Società Beneficiarie: Componenti Interni del Server

La catena di fornitura del raffreddamento a liquido può essere suddivisa in tre categorie principali: componenti interni del server, costruzione di raffreddamento a liquido e fornitori di infrastrutture di raffreddamento a liquido. I componenti interni includono sistemi di piastre fredde e disconnessioni rapide, che sono vitali per migliorare le prestazioni dei chip AI ad alta potenza. Aziende come Huawei e NVIDIA sono attori chiave in questo settore.

 

2. Costruzione con raffreddamento a liquido

La costruzione del raffreddamento a liquido comprende fornitori di soluzioni a catena intera e produttori di server. I fornitori dell’intera catena, come Vertiv, forniscono soluzioni complete ma potrebbero non fornire direttamente i server, rendendo necessaria la collaborazione con i produttori di chip.

 

3. Costruzione dell'IDC

I produttori di IDC sono responsabili della costruzione di data center e dello sviluppo di soluzioni di raffreddamento a liquido su misura per le esigenze dei clienti. Questi produttori integreranno sempre più le tecnologie di raffreddamento a liquido nei loro progetti per ottimizzare le prestazioni.

 

4. Fornitori di infrastrutture

I fornitori di infrastrutture offrono componenti specifici di raffreddamento a liquido come CDU e LCM. Con l’aumento della domanda di queste tecnologie, si prevede che aumenteranno sia il volume che i prezzi di questi prodotti, riflettendo la crescente importanza del raffreddamento a liquido nella progettazione dei data center.

 

 

Conclusione

 

Il passaggio dal raffreddamento ad aria al raffreddamento a liquido nelle infrastrutture di intelligenza artificiale non è solo una tendenza, ma un’evoluzione essenziale guidata dalla crescente domanda di elaborazione. Con la proliferazione di modelli di grandi dimensioni e la necessità di una gestione termica efficiente, le tecnologie di raffreddamento a liquido sono destinate a svolgere un ruolo fondamentale nel futuro dei data center. Mentre aziende come Vertiv migliorano le proprie capacità attraverso acquisizioni e partnership strategiche, il mercato del raffreddamento a liquido è pronto per una crescita significativa. Questa transizione contribuirà in definitiva a creare ambienti informatici più efficienti, sostenibili e ad alte prestazioni.