Tradičně datová centra provozovaná společností mrak poskytovatelé jako AWS, Azure a Google Cloud se při zachování spoléhali na klimatizaci a kapalinové chlazení servery a další zařízení před přehřátím.
Tyto způsoby chlazení jsou však neefektivní, drahé a náročné na zdroje. A to platí zejména v kontextu zařízení umístěných v tropickém podnebí (např. Hong Kong nebo Singapur), která jsou uzavřena v neustálém boji s životním prostředím.
Během několika posledních let se pozornost obrátila k vývoji nových systémů, které dokážou chladit datová centra efektivněji a udržitelnějším způsobem. Přestože několik různých technik je slibných, jedna vyniká zejména: dvoufázové ponoření do kapaliny.
V rámci tohoto systému jsou serverové stojany zcela ponořeny v nádržích s nevodivou kapalinou. Jakmile hardware začne při zatížení generovat teplo, tekutina se začne vařit a stoupat do horní části nádrže. Ve druhé fázi procesu vrací kondenzační spirála plyn do kapaliny, která klesá zpět do komory pod ní – a tak cyklus pokračuje.
Vůdčí roli v tomto prostoru vede společnost s názvem LiquidStack, která nabízí ponorné nádrže pro různé velikosti stojanů. Přestože jeho technologie ještě není široce používána, začíná přitahovat zájem některých největších světových hyperscalerů.
„Změna je v odvětví datových center vždy obtížná; sektor je averzní k riziku a pomalu se pohybuje,“ řekl Joe Capes, generální ředitel LiquidStack, v rozhovoru s TechRadar Pro. "Ale předpovídám, že během příštích dvanácti měsíců uvidíme první rozsáhlé cloudové zařízení využívající pouze dvoufázové ponoření."
Nová identita
Společnost LiquidStack, založená v roce 2012, začala žít pod zcela jinou identitou: Allied Control Ltd. V té době bylo ambicí vybudovat vůbec první datové centrum pro těžbu bitcoinů v Hongkongu, v době, kdy se kryptoměna obchodovala za pouhých 13 dolarů za jednotku.
Poté, co Allied Control odmítl všechny dostupné způsoby chlazení z důvodu nákladů, byl nucen vyvinout vlastní techniku ve spolupráci se společností 3M, která nyní vyrábí kapalinu používanou v ponorných nádržích LiquidStack.
Jinými slovy, ponoření do kapaliny začalo jako prostředek k dosažení cíle, nástroj ve snaze dosáhnout samostatného cíle. V posledních několika letech se však hlavní pozornost stala nová technologie chlazení.
Přestože Allied Control stále věří, že krypto sektor představuje hlavní adresný trh, společnost se loni rozhodla zaměřit se na high performance computing (HPC), datová centra a okraj. V rámci tohoto procesu se firma přejmenovala na LiquidStack.
Když byl Capes dotázán na důvod změny názvu a směru, vysvětlil, že tým identifikoval nové příležitosti, na kterých má dobrou pozici, aby je mohl využít.
„Chtěli jsme udělat dvě věci: využít jasného ponoření do trakční kapaliny, které se v odvětví datových center získávalo přibližně od roku 2017, a také odpoutat naše podnikání od ceny bitcoinu,“ řekl.
"Myslím si, že to byla opravdu moudrá volba, protože nám to umožnilo diverzifikovat naši segmentaci trhu do oblastí s vysokým růstem a zároveň využít příležitosti uplatnit se v určitých krypto scénářích, kde se dobře hodí."
Zdá se, že strategie vyplácí dividendy; společnost rychle nabírá na síle a nedávno přidala Microsoft na svůj seznam zákazníků. Další výzvou, které LiquidStack čelí, je uvedení dvoufázového kapalného ponoření na trh ve velkém měřítku.
Dokonalá tekutina
Jedinou nejdůležitější složkou v rovnici ponorného chlazení je dielektrická kapalina. Tyto sloučeniny mají velmi specifickou sadu atributů, což znamená, že jsou schopny chladit počítačový hardware extrémně efektivně, ale bez jakéhokoli poškození.
LiquidStack v současnosti používá tekutinu s názvem Novec 7000 pro své ponorné nádrže, které vyrábí 3M. Kapalina je netoxická, nevodivá a má nízký bod varu pouhých 34 stupňů Celsia (93 stupňů Fahrenheita), což je ideální pro scénáře dvoufázového ponorného chlazení.
Na rozdíl od ponoření na bázi oleje jsou kapaliny jako Novec 7000 také nehořlavé, takže je menší riziko, že by se datové centrum mohlo vznítit, s katastrofálními následky pro zákazníky web hosting, holý metal hosting, server hosting a kolokace poskytovatelů služeb.
"Tyto kapaliny byly původně navrženy k čištění počítačových komponent na deskách plošných spojů a uvnitř serverů," vysvětlil Capes. "A stále se široce používají jako mírné rozpouštědlo v polovodičovém průmyslu."
"Když vytáhnete server z této tekutiny, je kost suchá do 30 sekund." To je obrovská výhoda z hlediska provozuschopnosti.“
Stejné vlastnosti, díky kterým jsou tyto kapaliny vynikajícími rozpouštědly, však také představují výzvy v kontextu datových center; vysoká rychlost odpařování znamená, že je snadné a rychle ztratit velké množství tekutiny.
Z tohoto důvodu jsou nádrže LiquidStack za provozu hermeticky uzavřeny (Capes říká, že do nich nemůže proniknout prach ani vzduch) a navrženy tak, aby se při výměně a výměně hardwaru ztrácely jen minimální tekutiny.
Nová generace dielektrických kapalin je však nejvíce vzrušující. Podle Capese jsou společnosti jako 3M, Chemours a další na pokraji vývoje tekutin s téměř nulovým potenciálem globálního oteplování (GWP).
Výměnou chladiv datových center, která poškozují ozónovou vrstvu (jako R410A a R407c) za dielektrické kapaliny s nulovým GWP, a nahrazením chladících technik náročných na vodu a energii ponořením, LiquidStack doufá, že výrazně sníží dopad průmyslu datových center na životní prostředí. .
„Jen v letošním roce spotřebují datová centra 300 miliard litrů vody na odstranění venkovního tepla. Schopnost snížit toto číslo na nulu je transformační,“ řekl Capes.
„Mojí ambicí je dosáhnout dne, kdy se nevypařuje voda, která by odváděla teplo. To samo o sobě by mohlo planetě přinést ohromný přínos.“
Zvýšení výkonu
Možnost učinit zařízení datových center udržitelnější však není v žádném případě jedinou výhodou kapalinového ponoření; nový výzkum od společnosti Microsoft ukazuje, že tato technika má potenciál také odemknout masivní nárůst výkonu.
„Výpočetní kapacita byla vždy na vzestupu díky neustálým technologickým vylepšením ve výrobě polovodičů a obalovém průmyslu. Tento nárůst výpočetní kapacity je obvykle doprovázen strmým nárůstem hustoty tepelného toku,“ vysvětlují vědci.
„Nejmodernější technologie chlazení vzduchem se přiškrtí po určité úrovni tepelného toku a vyžadovaly by větší chladiče pohánějící enormní proudění vzduchu, což nemusí být z hlediska provozu datového centra žádoucí. Proto je zcela nezbytné hledat pokročilé techniky tepelného managementu.“
Podle údajů shromážděných společností Microsoft, která je experimentování s ponornými nádržemi LiquidStack v jeho zařízeních Azure lze některé serverové čipové sady přetaktovat o více než 20 % díky nabízené vynikající tepelné správě.
Příležitost dokončit náročná pracovní zatížení AI výrazně rychleji pomocí imerzního chlazení by mohla mít závažné důsledky téměř ve všech průmyslových odvětvích, od financí a farmacie až po výrobu a další. Je možné, že jsme například s vakcínami proti Covidu skončili ještě dříve.
Jak vysvětluje Capes, imerze otevírá příležitosti v kontextu designu racku a uspořádání zařízení. Protože již není potřeba objemných chladičů, lze větší počet serverů vtěsnat na mnohem menší plochu.
Teoreticky to znamená, že výpočetní hustota zařízení datových center by mohla být zvýšena o významnou rezervu, aniž by bylo nutné upgradovat server procesory nebo rozšířit fyzickou stopu.
Existují také velké důsledky na okraji, kde je prostor na prvním místě očekává se, že bude probíhat stále více výpočetní techniky v příštích letech. Schopnost vtěsnat větší výpočetní výkon do kompaktnějšího prostoru by mohla umožnit řadu nových případů použití okrajových počítačů v předměstských a dokonce i městských prostředích, čímž by se latence snížila téměř na nulu.
Capes dokonce říká, že je možné, že kapalinové imerzní chlazení nakonec v určité kapacitě pronikne do spotřebitelského sektoru, což možná připraví cestu pro další generaci monstrózních herní soupravy.
„V zásadě se nacházíme ve skutečně vzrušující době. Myslím, že změna je těžká, ale je velmi reálná a na trhu zažíváme velkou trakci,“ dodal Capes.
"Jsme svědky plnohodnotné renesance polovodičového a hardwarového průmyslu, která pouze pomůže urychlit ponoření do kapaliny."
- Podívejte se také na náš seznam nejlepší cloudové úložiště Služby
