Os Data Centers têm tradicionalmente dependido de servidores com refrigeração a ar para fornecer capacidade de computação, mas a aceleração das implementações de Inteligência Artificial (IA) tem vindo a impulsionar uma tendência no sentido da refrigeração líquida. O treino da IA exige aumentos substanciais na capacidade de computação, levando os fabricantes de chips a ter de aumentar a potência de design térmico (TDP, na sua sigla em inglês) – a quantidade máxima de calor produzida por um processador.
À medida que os chips ficam mais quentes, a refrigeração a ar eventualmente torna-se insuficiente, tornando a refrigeração líquida a única opção viável para servidores de IA. A refrigeração líquida não é nova – já tem vindo a ser utilizada na Computação de Alto Desempenho (HPC, na sua sigla em inglês) há muitos anos. No entanto, a transição para refrigeração líquida em ambientes tradicionais de Data Centers vai exigir uma reavaliação por parte dos operadores, à medida que tentam acomodar a procura por IA.
Recebido muitas questões sobre a expansão da utilização de refrigeração líquida para os Data Centers. Abaixo, respondemos às perguntas mais frequentes sobre este tema.
À medida que a adoção da IA acelera, quão urgente é a necessidade de servidores com refrigeração líquida?
O crescente interesse das empresas em implementar aplicações de IA está a acelerar a procura por servidores refrigerados a líquido. Os líquidos são melhores a dissipar o calor do que o ar, e muitos dos novos chips implementados para soluções de IA não podem ser refrigerados com ar. Assim, os operadores de Data Centers devem construir rapidamente uma infraestrutura que suporte servidores refrigerados a líquido. Embora a refrigeração líquida tenha sido discutida como uma opção durante anos, a IA está a fazer com que passe de uma opção para uma necessidade.
Quais são as formas de refrigeração líquida que estão a ser implementadas?
A arquitetura mais popular atualmente envolve a fixação de uma placa fria a um componente, como um processador ou memória. A água tratada enviada para a placa absorve calor e transfere-o através de um loop do Sistema de Refrigeração Tecnológica (TCS, na sua sigla em inglês) e, por sua vez, para uma unidade de distribuição de refrigerante (CDU, na sua sigla em inglês) com um trocador de calor que dispersa o calor. Embora um líquido à base de água seja o mais prevalente, esta arquitetura também pode usar líquidos desenvolvidos que fervam dentro da placa fria e que se condensam depois dentro da CDU. As placas frias removem a maior parte do calor do servidor através de um líquido, mas ainda é necessária a refrigeração a ar.
Outro método é o arrefecimento por imersão direta, que envolve colocar um servidor num chassis ou tanque cheio de líquido dielétrico para arrefecer todo o servidor. O liquido dielétrico, habitualmente um óleo sintético, remove todo o calor. Embora este método não seja tão popular neste momento quanto a placa fria, traz algumas vantagens, como o facto de não requerer um fluxo de ar através do servidor, bem como a estabilidade térmica elevada em todo o servidor.
Como podem os Data Centers existentes suportar a implementação de servidores de IA de alta densidade com refrigeração líquida?
Ligar uma CDU a um loop de água existente nas instalações é preferível, permitindo que o calor do loop TCS vá diretamente para o sistema de arrefecimento das instalações. Se uma ligação ao sistema de água das instalações não estiver disponível, o operador de Data Center pode implementar uma CDU que rejeita líquido para o ar. Na construção de novos Data Centers, os operadores podem desenhar os seus sistemas de água para que suportem a refrigeração líquida da melhor forma.
O que é uma CDU, e qual é a sua função?
Uma CDU, ou unidade de distribuição de refrigerante, controla a temperatura, a química e o fluxo do líquido para o servidor que está a ser arrefecido. As CDUs desempenham uma função semelhante à de um transformador que regula a tensão. Neste caso, a CDU utiliza um trocador de calor e bombas para regular o fluxo e a temperatura do líquido que é fornecido ao equipamento para a refrigeração. As CDUs também isolam o loop TCS dos sistemas das instalações através do trocador de calor integrado, que pode ser líquido-para-líquido ou líquido-para-ar.
Ao construir um novo Data Center, como devem os operadores planear a combinação de servidores refrigerados a ar vs. líquido?
É importante entender que os Data Centers não vão ser 100% refrigerados a líquido, embora a refrigeração líquida esteja a tornar-se essencial para ambientes de alta densidade. O desafio para os designers é incorporar flexibilidade nas suas instalações de arrefecimento. Em breve isto tornar-se-á mais fácil, à medida que forem introduzidos equipamentos de arrefecimento que permitem alternar entre arrefecimento a ar e líquido. A capacidade de alternar vai não apenas proporcionar a flexibilidade necessária, como também impulsionar eficiências que suportam estratégias de sustentabilidade dos Data Centers.
É possível ter servidores 100% refrigerados a líquido com arrefecimento gratuito?
Sim, mas isso depende das necessidades do servidor e do clima na localização do Data Center. O arrefecimento gratuito aproveita o ar exterior para baixar a temperatura do fluido utilizado para o arrefecimento líquido. Utilizar o ar exterior é um método de arrefecimento mais económico e adequado para locais com temperaturas mais baixas. No entanto, a água que é utilizada para arrefecer os chips não tem de estar fria. Temperaturas acima de 37.8°C são aceitáveis, dependendo do processador que está a ser utilizado. Isto significa que é possível utilizar arrefecimento gratuito mesmo com temperaturas mais altas, o que ajuda a controlar os custos de arrefecimento dos Data Centers e a melhorar a sustentabilidade geral.
Recursos sobre refrigeração líquida e Data Centers preparados para IA
Adaptar-se às crescentes exigências geradas pela IA vai continuar a ser desafiante. Felizmente, soluções como a refrigeração líquida podem desempenhar um papel importante na adaptação às exigências da computação de maior densidade. Descubra mais informações sobre refrigeração líquida para Data Centers e a transição para Data Centers preparados para IA.
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