Почему инфраструктура с жидкостным охлаждением стала популярной?

Десять лет назад жидкостное охлаждение рассматривалось как «нишевое решение» для суперкомпьютеров и высокопроизводительных кластеров искусственного интеллекта. Сегодня оно превратилось в основной инфраструктурный вариант для центров обработки данных по всему миру. Этот сдвиг обусловлен не технологической лихорадкой, а необратимыми отраслевыми тенденциями и прагматичными эксплуатационными потребностями.

Основной движущей силой является резкий рост плотности вычислений. По мере развития искусственного интеллекта, аналитики в реальном времени и облачных игр энергопотребление серверов выросло с 500 Вт на единицу до 3 кВт и более для высокопроизводительных графических процессоров. Традиционное воздушное охлаждение здесь упирается в стену: его теплопроводность в 40 раз ниже, чем у охлаждающих жидкостей, что делает невозможным отвод тепла свыше 50 кВт на корпус. Жидкостное охлаждение, напротив, использует охлаждающие пластины или иммерсионное охлаждение для прямой передачи тепла: системы с охлаждающими пластинами обеспечивают мощность 100–150 кВт на корпус, в то время как двухфазные иммерсионные решения способны отводить более 500 кВт, идеально отвечая потребностям плотных вычислительных кластеров.

Требования к энергоэффективности ещё больше ускоряют этот переход. Глобальные цели углеродной нейтральности и строгие правила PUE (во многих регионах PUE ограничен 1,2) затрудняют использование воздушного охлаждения. В центрах обработки данных с воздушным охлаждением PUE обычно составляет 1,3–1,5, в то время как системы жидкостного охлаждения используют высокие температуры на выходе (35–45 °C) для максимального использования свободного охлаждения — до 801 TP3T годовой потребности в охлаждении можно удовлетворить за счёт естественных источников холода в регионах с умеренным климатом, что снижает PUE до 1,03–1,08. Центр обработки данных с жидкостным охлаждением на 10 000 серверов экономит более 10 миллионов кВт⋅ч в год по сравнению с аналогичными центрами с воздушным охлаждением.

Повышение практичности устранило барьеры, препятствующие внедрению. Ранние системы жидкостного охлаждения страдали от высокой стоимости модернизации и сложности обслуживания. Сегодня системы охлаждения можно интегрировать в существующие серверные стойки с минимальными доработками, что всего на 15-20% дороже, чем модернизированное воздушное охлаждение. Иммерсионное охлаждение также получило развитие: малотоксичные, пригодные для вторичной переработки хладагенты снижают экологические риски, а модульная конструкция позволяет проводить обслуживание на месте без полного отключения системы.

Таким образом, распространение жидкостного охлаждения стало естественным результатом «повышения спроса и развития технологий». По мере роста потребностей в вычислительной технике оно перестанет быть «опцией обновления», а станет основополагающим требованием, определяющим инфраструктуру центров обработки данных следующего поколения.