As densidades dos racks nos centros de dados estão a aumentar rapidamente para suportar cargas de trabalho de IA de elevada densidade e computação de alto desempenho (HPC). Como resultado, a arquitetura elétrica dos centros de dados está a evoluir, com os 800 VDC (corrente contínua) a emergirem como o novo padrão de alimentação dos racks para suportar estas cargas de trabalho.
Paralelamente a esta mudança, as implicações da arquitetura de 800 VDC ao nível da refrigeração estão a tornar-se uma consideração crítica. À medida que estas transformações ganham força, poderão impor novas exigências à gestão térmica dos centros de dados, obrigando os operadores a adaptar-se à refrigeração de racks de elevada densidade.
No entanto, as implementações iniciais de soluções 800 VDC não implicam necessariamente uma alteração drástica da infraestrutura de refrigeração. A maior mudança arquitetónica na área da refrigeração começou já há algumas gerações de GPUs e há várias centenas de kW por rack. Muitos centros de dados já implementaram, ou planeiam implementar, sistemas de refrigeração líquida para lidar com o aumento do calor gerado. Estes sistemas foram concebidos para escalar em função do crescimento da computação de elevada densidade (incluindo racks de 800 VDC) e podem também refrigerar a infraestrutura elétrica à medida que esta evolui.
Porque são importantes os 800 VDC para os centros de dados
Os 800 VDC respondem ao desafio de alimentar racks que se aproximam dos 400 kW e além disso, ultrapassando claramente os limites das arquiteturas tradicionais em CA (corrente alternada) e em 48 VDC.
Como parte da transição para os 800 VDC, a energia é fornecida ao rack em corrente contínua, deslocando a conversão CA-CC para fora do rack de TI. A curto prazo, isto é possível através da implementação de racks de potência 800 VDC, ou “sidecars”, sem exigir alterações significativas à infraestrutura a montante nos ambientes existentes, incluindo os sistemas elétricos dos centros de dados hyperscale.
Do ponto de vista da refrigeração, esta abordagem é semelhante à forma como as unidades CDU (Coolant Distribution Unit) Liquid-to-Air foram inicialmente utilizadas para implementar TI refrigerada a líquido em centros de dados originalmente refrigerados a ar.
Como os 800 VDC irão impactar o espaço de TI (whitespace)
A adoção inicial dos 800 VDC irá concentrar-se nos racks GPU mais recentes e de maior desempenho, elevando os limites da densidade energética.
Embora o calor gerado por estes racks possa ser suportado pelas atuais abordagens de refrigeração líquida, a quantidade de calor rejeitada para o circuito TCS (Technology Cooling System) aumentará à medida que o tamanho das filas de racks crescer. Além disso, a taxa de captura de calor pelos circuitos líquidos aumentará porque um maior número de componentes dentro do rack passará a ser refrigerado a líquido.
Isto inclui os barramentos internos de 50 VDC e as fontes de alimentação, que também migrarão para refrigeração líquida para obter maior densidade.
Nas implementações iniciais, os sidecars de potência presentes no whitespace terão de ser considerados do ponto de vista da refrigeração. As primeiras versões serão refrigeradas a ar e, devido às suas elevadas potências, poderão dissipar mais de 20 kW de calor para o ambiente, um valor comparável ao de um rack refrigerado a ar de elevada densidade.
Uma vez que o rack GPU adjacente terá provavelmente uma capacidade limitada de refrigeração ativa por ar, a maioria dos projetos atuais de whitespace deverá ser compatível, do ponto de vista da refrigeração a ar, com implementações compostas por um rack 800 VDC e respetivo sidecar.
Como os 800 VDC irão transformar a infraestrutura dos centros de dados
Tal como a infraestrutura centralizada de refrigeração líquida foi concebida para substituir as unidades CDU ar-líquido, existe agora uma pressão crescente para que a infraestrutura dos centros de dados forneça 800 VDC diretamente, eliminando a necessidade de sidecars de potência.
A centralização do fornecimento de 800 VDC facilita a expansão de grandes clusters de IA, mas acarreta também implicações para a infraestrutura de refrigeração.
Quando a conversão centralizada para 800 VDC é realizada através de conversores de potência com entrada CA de baixa tensão, como UPS DC ou conversores AC/DC, a energia CA pode continuar a ser fornecida aos equipamentos mecânicos (CDUs e unidades CRAH — Computer Room Air Handler) através da mesma cadeia de alimentação que serve os racks GPU em 800 VDC.
Esta é a abordagem inicial mais simples e não exige alterações aos equipamentos de refrigeração existentes.
À medida que a escala dos centros de dados aumenta, surgem incentivos para converter diretamente de média tensão (MT) para 800 VDC, recorrendo a transformadores de estado sólido (SST) ou a unidades retificadoras com transformador (TRU).
Embora este equipamento possa inicialmente ser refrigerado a ar, à semelhança dos equipamentos tradicionais das salas elétricas, a pressão para aumentar a densidade energética acabará por conduzir à adoção de infraestruturas elétricas refrigeradas a líquido.
Em alguns cenários, serão necessárias CDUs localizadas ou de menor dimensão para gerir as condições térmicas entre os servidores e os sistemas elétricos.
A conversão direta de MT para 800 VDC nas cadeias de alimentação das GPUs tem implicações na forma como os equipamentos térmicos e mecânicos são alimentados.
A alimentação em CA pode ser mantida caso os equipamentos de refrigeração utilizem cadeias de alimentação diferentes das utilizadas pelas GPUs. É provável que esta abordagem seja adotada para chillers e outros equipamentos centralizados de grande dimensão, que nas grandes fábricas de IA já funcionam frequentemente com cadeias elétricas dedicadas.
Além disso, o equipamento de rede e de suporte poderá justificar a manutenção de algumas infraestruturas em CA dentro do whitespace, permitindo alimentar equipamentos de refrigeração de menor dimensão, como CDUs e CRAHs.
A alimentação destes equipamentos através da mesma cadeia de potência dos sistemas TI em 800 VDC pode ser viabilizada com inversores dedicados, mantendo equipamentos CA existentes, ou através da implementação de CRAHs e CDUs compatíveis com 800 VDC, inseridos numa transição mais ampla para esta arquitetura.
Preparar-se para o futuro dos 800 VDC
A transição para os 800 VDC representa um passo importante na forma como os centros de dados alimentam cargas de trabalho de IA de elevada densidade, mas não exige uma reinvenção completa dos sistemas de refrigeração.
Em muitos aspetos, o setor já preparou o terreno. A adoção de arquiteturas líquidas e híbridas para IA e computação de elevada densidade criou a flexibilidade necessária para suportar tanto os ambientes atuais baseados em GPUs como a próxima geração de soluções 800 VDC suportadas por sidecars.
A centralização dos 800 VDC na infraestrutura do centro de dados poderá ter um impacto mais significativo na conceção dos sistemas de refrigeração. Contudo, ao alinhar desde cedo as estratégias de energia e de refrigeração, os operadores podem escalar as suas infraestruturas de forma eficiente e aproveitar plenamente os benefícios da IA.
Para saber mais, explore o documento “Navigating Liquid Cooling Architectures for Data Centers with AI Workloads”, que ajuda a avaliar e selecionar a abordagem mais adequada para a estratégia de refrigeração líquida do seu centro de dados de IA.
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