Traditionnellement, les centres de données exploités par des fournisseurs de cloud comme AWS, Azure et Google Cloud se sont appuyés sur la climatisation et le refroidissement liquide pour empêcher les serveurs et autres équipements de surchauffer.
Cependant, ces méthodes de refroidissement sont inefficaces, coûteuses et gourmandes en ressources. Et cela est particulièrement vrai dans le cadre d'installations situées dans des climats tropicaux (par exemple, Hong Kong ou Singapour), qui sont enfermées dans une bataille constante avec l'environnement.
Ces dernières années, l'attention s'est concentrée sur le développement de nouveaux systèmes capables de refroidir les centres de données de manière plus efficace et durable. Alors que quelques techniques différentes semblent prometteuses, une en particulier se démarque : l'immersion liquide en deux phases.
Dans ce système, les racks de serveurs sont complètement immergés dans des réservoirs de fluide non conducteur. Lorsque le matériau commence à générer de la chaleur sous charge, le fluide commence à bouillir et monte vers le haut du réservoir. Dans la deuxième étape du processus, un serpentin de condensation ramène le gaz à l'état liquide, qui retombe dans la chambre en dessous, et ainsi le cycle continue.
En tête de file dans cet espace se trouve une société appelée LiquidStack, qui propose des réservoirs de trempage pour une variété de tailles de racks. Bien que sa technologie ne soit pas encore largement utilisée, elle commence à susciter l'intérêt de certains des plus grands hyperscalers du monde.
« Le changement est toujours difficile dans l'industrie des centres de données ; la industria es reacia al riesgo y lentos para cambiar ”, dijo Joe Capes, CEO de LiquidStack, en conversación con LaComparacion Pro. “Pero predigo que veremos la primera instalación en la nube a gran escala usando solo una caída de dos fases durante los próximos douze mois. "
Une nouvelle identité
Fondée en 2012, LiquidStack a commencé sa vie sous une toute autre identité : Allied Control Ltd. À l'époque, l'ambition était de construire le premier centre de données de minage de Bitcoin à Hong Kong, alors que la crypto-monnaie se négociait à seulement 13 € l'unité.
Après avoir rejeté toutes les méthodes de refroidissement disponibles pour des raisons de coût, Allied Control a été contraint de développer sa propre technique en collaboration avec une société appelée 3M, qui fabrique désormais le fluide utilisé dans les réservoirs de trempage LiquidStack.
En d'autres termes, l'immersion liquide a commencé comme un moyen pour une fin, une utilité dans la poursuite d'un objectif distinct. Mais ces dernières années, la nouvelle technologie de réfrigération est devenue l'objectif principal.
Alors qu'Allied Control croit toujours que l'industrie de la cryptographie est un marché adressable majeur, la société a pris la décision de pivoter l'année dernière pour se concentrer sur le calcul haute performance (HPC), le centre de données et la périphérie. Dans le cadre de ce processus, la société a été renommée LiquidStack.
Interrogé sur la justification du changement de nom et de direction, Capes a expliqué que l'équipe avait identifié des opportunités émergentes sur lesquelles elle était bien placée pour capitaliser.
"Nous voulions faire deux choses : profiter de la traction nette que l'immersion liquide avait acquise dans l'industrie des centres de données depuis environ 2017, et également séparer notre activité du prix du Bitcoin", a-t-il déclaré.
"Je pense que c'était un choix vraiment judicieux, car cela nous a permis de diversifier notre segmentation de marché vers des zones à forte croissance, tout en profitant de l'occasion pour nous appliquer dans certains scénarios de cryptographie, où l'ajustement es bueno."
La stratégie semble porter ses fruits; la société connaît une croissance rapide et a récemment ajouté Microsoft à sa liste de clients. Le prochain défi auquel LiquidStack est confronté est de commercialiser à grande échelle l'immersion liquide biphasique.
le fluide parfait
L'ingrédient le plus important dans l'équation du refroidissement par immersion est le fluide diélectrique. Ces composés ont un ensemble très spécifique d'attributs, ce qui signifie qu'ils peuvent refroidir le matériel d'un ordinateur de manière extrêmement efficace, mais sans causer de dommages.
LiquidStack utilise actuellement un fluide appelé Novec 7000 pour ses réservoirs de trempage, qui est fabriqué par 3M. Le fluide est non toxique, non conducteur et a un point d'ébullition bas de seulement 34 degrés Fahrenheit (93 degrés Celsius), ce qui est parfait pour les scénarios de refroidissement par immersion en deux étapes.
Contrairement à l'immersion à base d'huile, les fluides comme Novec 7000 sont également ininflammables, il y a donc moins de risque d'inflammation d'un centre de données, avec des conséquences désastreuses pour les clients des fournisseurs d'hébergement Web., Bare Hosting metal, hébergement de serveurs et colocation. .
"Ces fluides ont été initialement conçus pour nettoyer les composants informatiques sur les cartes de circuits imprimés et les serveurs internes", a expliqué Capes. "Et ils sont encore largement utilisés comme solvants doux dans l'industrie des semi-conducteurs."
« Lorsque vous sortez un serveur de ce liquide, il sèche en 30 secondes. C'est un grand avantage du point de vue de la facilité d'entretien.
Cependant, les mêmes attributs qui font de ces fluides d'excellents solvants posent également des problèmes dans un environnement de centre de données ; le taux d'évaporation élevé signifie qu'il est facile de perdre de grandes quantités de liquide et rapidement.
Pour cette raison, les réservoirs LiquidStack sont étroitement scellés en fonctionnement (Capes dit qu'aucune poussière ou air ne peut entrer) et sont conçus de sorte que seule une quantité minimale de liquide soit perdue lorsque le matériau est déplacé vers l'intérieur et vers l'extérieur.
Cependant, la prochaine génération de fluides diélectriques est la plus excitante. Selon Capes, des entreprises comme 3M, Chemours et d'autres sont sur le point de développer des fluides à potentiel de réchauffement global (GWP) proche de zéro.
En remplaçant les réfrigérants des centres de données qui appauvrissent la couche d'ozone (tels que le R410A et le R407c) par des fluides diélectriques à GWP nul et en remplaçant les techniques de refroidissement par immersion à forte consommation d'énergie, LiquidStack prévoit de réduire considérablement l'impact environnemental de l'industrie des centres de données. .
« Cette année seulement, les centres de données consommeront 300 milliards de litres d'eau pour rejeter la chaleur extérieure. La capacité de ramener ce nombre à zéro est transformationnelle », a déclaré Capes.
"Mon ambition est d'arriver à un jour où il n'y aura plus d'eau évaporée pour le rejet de chaleur. Cela seul pourrait apporter de grands avantages à la planète. "
Amélioration de la performance
Cependant, la capacité à rendre les installations des centres de données plus durables n'est en aucun cas le seul avantage de l'immersion liquide ; De nouvelles recherches de Microsoft montrent que la technique a également le potentiel de débloquer d'énormes gains de performances.
« La capacité de calcul a toujours été à la hausse en raison des améliorations technologiques constantes dans l'industrie de la fabrication et de l'emballage des semi-conducteurs. Cette croissance de la capacité de calcul s'accompagne souvent d'une forte augmentation de la densité de flux thermique », expliquent les chercheurs.
« Les technologies avancées de refroidissement par air ralentissent après un certain niveau de flux de chaleur et nécessiteraient des dissipateurs de chaleur plus grands entraînant un flux d'air énorme, ce qui peut ne pas être souhaitable du point de vue de l'exploitation du centre de données. Par conséquent, la recherche de techniques avancées de gestion thermique est un must absolu. "
Selon les données compilées par Microsoft, qui expérimente les réservoirs de trempage LiquidStack dans ses installations Azure, certains chipsets de serveur peuvent être overclockés de plus de 20 % grâce à la gestion thermique supérieure qu'ils offrent.
La capacité à exécuter des charges de travail d'IA exigeantes beaucoup plus rapidement avec le refroidissement par immersion pourrait avoir des ramifications majeures pour à peu près tout, de la finance et de la pharmacie à la fabrication et au-delà. Nous en aurons peut-être fini avec les vaccins Covid encore plus tôt, par exemple.
Comme l'explique Capes, l'immersion ouvre également des opportunités dans le contexte de la conception des racks et de l'aménagement des installations. Parce qu'il n'y a plus besoin de dissipateurs de chaleur encombrants, plus de serveurs peuvent être pressés dans une zone beaucoup plus petite.
En théorie, cela signifie que la densité de calcul d'un centre de données pourrait être augmentée de manière significative, sans qu'il soit nécessaire de mettre à niveau les processeurs de serveur ou d'étendre l'espace physique.
Il existe également des succursales importantes dans les banlieues, où l'espace est limité, mais de plus en plus d'informatique est attendue dans les années à venir. La capacité de presser plus de puissance de calcul dans une empreinte plus compacte pourrait permettre une gamme de nouveaux cas d'utilisation de l'informatique avancée dans les environnements suburbains et même urbains, réduisant la latence à près de zéro.
Capes dit même que le refroidissement par immersion liquide pourrait se répercuter dans une certaine mesure sur le secteur de la consommation, ouvrant peut-être la voie à la prochaine génération de plates-formes de jeu monstres.
« Fondamentalement, c'est une période vraiment excitante. Je pense que le changement est difficile, mais il est bien réel et nous constatons une grande traction sur le marché », a ajouté Capes.
« Nous assistons à une véritable renaissance de l'industrie des semi-conducteurs et du matériel informatique, qui ne fera qu'accélérer l'immersion dans les liquides. "
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