Краткое содержание анализа
После взрывного роста спроса на вычислительные мощности, потребляемые искусственным интеллектом (ИИ), мощность серверов резко возросла (например, кабинеты мощностью 120 киловатт эквивалентны работе 60 небольших источников тепла в полном режиме). Традиционные системы охлаждения на воздухе уже не справляются с этими требованиями. В настоящее время индустрия использует три основных подхода для решения проблемы охлаждения:
1. Технологии жидкого охлаждения (с использованием холодных пластин или погружения серверов в жидкость), позволяющие удалять тепло от чипов;
2. Расположение серверных помещений в прохладных местах (в море, пещерах, арктических регионах);
3. Использование отходящего тепла для обогрева помещений или воды в бассейнах.
Охлаждение стало важнейшим аспектом развития ИИ-индустрии, и за этим стоит множество новых бизнес-моделей и инноваций.
Почему охлаждение ИИ-серверов стало вопросом жизни и смерти?
Раньше мощность серверов была невелика (5–20 киловатт), и для их охлаждения достаточно было нескольких вентиляторов. Однако современные ИИ-серверы потребляют до 120 киловатт энергии, что эквивалентно работе 60 источников тепла в одном кабинете высотой 2 метра. Воздух в таких условиях недостаточно эффективен для отвода тепла, поэтому вентиляторы не могут справиться с задачей, и чипы могут перегреться в короткие сроки. Это аналогично ситуации, когда в гостиной установлено слишком много обогревателей – кондиционер не сможет снизить температуру.
Как ИИ-серверы охлаждаются с использованием жидкости?
Наиболее распространенным методом является использование холодных пластин. На чипах устанавливаются медные пластины с мелкими каналами для циркуляции жидкого охлаждающего агента. Тепло сначала передается пластине, а затем уносится жидкостью. Этот метод считается наиболее эффективным среди существующих.
Для удобства обслуживания серверов были разработаны специальные быстрые соединения для жидкого охлаждения, обеспечивающие безопасный и надежный контакт между компонентами системы. Компания Huawei даже объединила электропитание, сетевые кабели и систему охлаждения в единые блоки, позволяя подключать серверы без необходимости ручной проверки на утечки.
Что касается остальных компонентов сервера (памяти, жестких дисков), то для их охлаждения используются специальные системы с водяными каналами. Например, компания ZTE разработала «водяные занавески» между внутренней и внешней частями кабинетов; охлажденный воздух перед выходом из кабинета проходит через систему водяного охлаждения. Для эффективного обмена теплом между серверами и внешней средой используются специальные теплообменники (CDU).
Более радикальные методы охлаждения
Существуют и более радикальные подходы, например погружение всего сервера в жидкость, не проводящую электричество (например, на основе фторсодержащих соединений). При нагреве жидкость закипает, образуя пар, который затем конденсируется и возвращается в систему для повторного использования. Такие системы позволяют эффективно удалять тепло.
Расположение серверных помещений в прохладных местах
Чтобы снизить расходы на электроэнергию, инженеры ищут природные источники охлаждения:
- Морские побережья: серверные помещения устанавливаются на глубине 10 метров; морская вода обеспечивает естественное охлаждение.
- Пещеры: Центры обработки данных, расположенные в пещерах, имеют постоянную температуру около 14–16 градусов, что снижает расходы на электроэнергию.
- Арктические регионы: Компания Microsoft построила центры обработки данных в Нарвике (Норвегия), где температура воздуха низкая, а стоимость электроэнергии низкая.
Использование отходящего тепла
Отходящее тепло от серверов может использоваться для обогрева помещений или воды в бассейнах. Например, отходящее тепло от серверов в центре обработки данных компании Microsoft в Финляндии используется для обогрева жилых домов в Париже.
Вывод
Рост популярности ИИ приводит к увеличению потребностей в эффективных системах охлаждения. Каждый аспект этого процесса относится к новым бизнес-моделям и способствует снижению «углеродного следа» ИИ-индустрии.