Solucions de refrigeració líquida per a centres de dades d'IA: anàlisi de beneficis de refrigeració líquida

 

Ⅰ Avantatges de la refrigeració líquida

 

Per garantir el funcionament correcte i eficient dels centres de dades actuals, moltes instal·lacions requereixen solucions de refrigeració. Amb l'augment de la intel·ligència artificial i el big data, la quantitat de dades que cal processar ha augmentat, provocant un augment de la calor generada pel processament d'alt rendiment. Alguns dels avantatges de canviar a solucions de refrigeració líquida inclouen:

 

1. El canvi de l'aire condicionat a una refrigeració líquida més eficient pot reduir els costos operatius en més d'un 40%

• La transició de la refrigeració per aire a la refrigeració líquida pot estalviar energia.
• En reduir el funcionament dels ventiladors del sistema, es conserva l'energia addicional.
• El període de recuperació de la inversió en instal·lacions és d'un any de mitjana, augmentant el retorn de la inversió (ROI).

 

2. L'eficiència de refrigeració líquida millora significativament l'efectivitat de l'ús d'energia (PUE) per a CPU i GPU d'alt rendiment i d'alta potència

• El líquid és inherentment més eficient a l'hora d'eliminar la calor, fins a 1000 vegades més eficaç que la refrigeració per aire.
• Com que la refrigeració per aire ja no satisfarà les futures demandes de refrigeració per a les CPU i les GPU, la refrigeració líquida pot esdevenir una necessitat.
• Admet el màxim rendiment i els servidors de més alta densitat, augmentant la potència de càlcul per peu quadrat.

 

3. Reducció de costos i impacte ambiental

• La refrigeració líquida redueix el consum d'energia i redueix les emissions de carboni de les centrals elèctriques de combustibles fòssils. Reduir l'impacte ambiental dels centres de dades actuals s'està convertint en una responsabilitat corporativa.
• A més, la refrigeració líquida redueix la fluctuació dels xips. Quan una CPU o GPU es sobreescalfa o s'acosta a la seva temperatura màxima de funcionament, implementa mesures de reducció de rendiment, conegudes com a "acceleració tèrmica", per evitar danys en xip. L'acceleració tèrmica provoca una disminució del rendiment del sistema, afectant la velocitat de processament de l'aplicació.

 

▲ Reducció de costos i impacte ambiental de la refrigeració líquida

 

 

Concretament, l'acceleració de xips es pot manifestar de dues maneres:

1. Reducció de la velocitat del rellotge: la CPU o GPU redueix la seva velocitat de funcionament, és a dir, redueix la freqüència del rellotge. Com a resultat, es redueix la càrrega de treball que la CPU o la GPU poden gestionar per cicle de rellotge, generant menys calor.

2. Desactivació d'alguns nuclis: en algunes CPU de diversos nuclis, per reduir la generació de calor, alguns nuclis poden estar desactivats. Tot i que el rendiment general disminueix, els nuclis actius restants generen menys calor.

 

Aquestes mesures d'acceleració són accions de protecció per evitar el sobreescalfament de la CPU. El sobreescalfament no només afecta el rendiment, sinó que també pot escurçar la vida útil del dispositiu i fins i tot causar danys. Per tant, és crucial assegurar-se que la CPU i altres maquinari funcionin dins d'un rang de temperatura adequat.

 

▲ Servidors de refrigeració líquida

 

 

Ⅱ Glossari

 

Efectivitat de l'ús d'energia (PUE)

PUE, o Power Usage Effectiveness, és una mètrica estàndard per mesurar l'eficiència energètica d'un centre de dades. Es defineix com la relació entre el consum d'energia total del centre de dades i el consum d'energia dels equips informàtics. La fórmula per calcular el PUE és:

 

PUE=Consum total d'energia del centre de dades/Consum d'energia dels equips informàtics

 

Un valor PUE ideal és 1.0, és a dir, tota l'energia que entra al centre de dades la utilitza equips informàtics, sense malgastar energia. Tanmateix, en realitat, a causa de factors com els sistemes de refrigeració, la il·luminació i les ineficiències energètiques, el valor PUE sol ser superior a 1.0.

 

El refredament líquid millora significativament el PUE dels centres de dades, principalment en els aspectes següents:

 

1. Refrigeració més eficient:La refrigeració líquida és més eficaç que la refrigeració per aire tradicional, capaç d'eliminar la calor més ràpidament. Això significa que es necessita menys energia per mantenir la mateixa temperatura de funcionament dels equips informàtics.
2. Reducció del consum d'energia dels equips auxiliars:Els sistemes de refrigeració líquida poden reduir la necessitat d'aire condicionat i nombrosos ventiladors, que normalment consumeixen energia significativa en els sistemes de refrigeració d'aire. En reduir el consum d'energia d'aquests dispositius auxiliars, el PUE global del centre de dades es pot millorar significativament.
3. Suport a la informàtica de densitat més alta:La refrigeració líquida permet allotjar més servidors i dispositius informàtics en un espai més petit, augmentant així la potència de càlcul per metre quadrat. Aquesta informàtica d'alta densitat millora l'eficiència dels equips informàtics sense augmentar les demandes de refrigeració.
4. Menor consum energètic global:Com que la refrigeració líquida és més eficient a l'hora d'eliminar la calor, el consum global d'energia per a la refrigeració al centre de dades es redueix, afectant directament el càlcul de PUE, apropant-lo a 1.0.

 

Per tant, per a CPU i GPU d'alt rendiment i gran potència, la refrigeració líquida millora significativament el PUE del centre de dades augmentant l'eficiència de refrigeració i reduint el consum d'energia global, fent que les operacions del centre de dades siguin més respectuoses amb el medi ambient i rendibles.