Die Zukunft von Rechenzentren: die Konvergenz von künstlicher Intelligenz und Flüssigkeitskühlung

Der rasante Aufstieg der generativen künstlichen Intelligenz (KI) verdeutlicht die alarmierende Geschwindigkeit, mit der Unternehmen KI einführen. Laut einem aktuellen Accenture-Bericht sagen 98 % der Unternehmensleiter, dass künstliche Intelligenz in den nächsten drei bis fünf Jahren eine wichtige Rolle in ihrer Strategie spielen wird. McKinsey-Analysten haben herausgefunden, dass fast 65 % der Unternehmen planen, in den nächsten drei Jahren verstärkt in künstliche Intelligenz zu investieren.

NVIDIA, AMD und Intel bringen neue Chips auf den Markt, die für generative künstliche Intelligenz und Hochleistungsrechnen (HPC) entwickelt wurden fängt gerade erst an. Auch Public-Cloud-Anbieter und aufstrebende Chip-Unternehmen stehen im Wettbewerb. IDC-Analysten gehen davon aus, dass die weltweiten Ausgaben für KI-Software, -Hardware und -Dienste 300 Milliarden US-Dollar erreichen und damit die für dieses Jahr erwarteten 154 Milliarden US-Dollar übertreffen werden .

Rechenzentren werden immer „heißer“

GPU ist der am weitesten verbreitete Chip in der künstlichen Intelligenz und im maschinellen Lernen, der den Rechenprozess von Anwendungen der künstlichen Intelligenz beschleunigen kann. Beispielsweise verfügt die H100-GPU von NVIDIA über 80 Milliarden Transistoren, erzeugt also viel Wärme und erfordert eine effiziente Kühlung.

Traditionell gelten Konfigurationen mit einer Leistung von 10 Kilowatt in einem einzelnen Rechenzentrums-Rack als hochdicht, Luftkühlung ist jedoch immer noch ein wirksames Mittel dazu Cool diese Server. Obwohl das Uptime Institute herausgefunden hat, dass nur wenige Rechenzentren über Racks mit mehr als 30 Kilowatt verfügen, zeichnen sich extreme Dichten ab. Die Kommerzialisierung des Hochleistungsrechnens und der Aufstieg der generativen künstlichen Intelligenz erhöhen den Energiebedarf und überfordern traditionelle Luftkühlungsmethoden.

Zum Beispiel ist der maximale Stromverbrauch der neuesten GPU von NVIDIA 160 % höher als der des Chips der vorherigen Generation. Rack-Konfigurationen können leicht den 40-kW-Bereich überschreiten, was mit herkömmlichen Luftkühlungsmethoden nur schwer zu bewältigen ist. Heutige Rechenzentren müssen sich weiterentwickeln, um diese erhöhten Wärmelasten effektiv bewältigen zu können.

Kühltechnologie wird immer wichtiger.

Glücklicherweise verfügen wir über eine Vielzahl von Flüssigkeitskühlungstechnologien, um dieser Herausforderung zu begegnen, einschließlich der immer beliebter werdenden Backdoor-Thermal-Switching- und Direct-Chip-Technologie. Es gibt auch verschiedene Arten neuer Immersionskühlungstechnologien, bei denen es im Wesentlichen darum geht, IT-Komponenten in einen mit flüssigem Kühlmittel gefüllten Behälter einzutauchen.

Obwohl sich die Immersionskühlung noch in einem frühen Einführungsstadium befindet, gehen Analysten davon aus, dass sich die Technologie in diesem Bereich durchsetzen wird Jahr, und die Marktgröße wird von 251 Millionen US-Dollar im Jahr 2021 auf über 1,6 Milliarden US-Dollar im Jahr 2027 wachsen. Dies wird erhebliche Auswirkungen auf die Anforderungen an die Infrastruktur von Rechenzentren haben, und Unternehmensleiter müssen wissen, ob ihre Rechenzentrumsbetreiber bereit sind, kurzfristig die notwendigen Investitionen zu tätigen, um diesen Wandel zu unterstützen.

Vor- und Nachteile der Flüssigkeitskühlung

Flüssigkeit ist als Wärmeleiter 1.000-mal effizienter als Luft und erfordert weniger Infrastruktur. Luftkühlungssysteme erfordern komplexe Kühlgeräte, einschließlich Kühler, Luftpumpen, Kabel, Feuchtigkeitskontroll- und Filtersysteme sowie redundante Backup-Systeme, um sicherzustellen, dass Server im Falle eines Stromausfalls nicht an Kühlung verlieren. Im Gegensatz dazu ist Flüssigkeitskühlung erforderlich Systeme sind relativ einfach, aber die Implementierung in die aktuelle Rechenzentrumsinfrastruktur kann mit erheblichen Herausforderungen verbunden sein, einschließlich Vorabinvestitionen und Komplexität. Die Einrichtung eines Flüssigkeitskühlsystems kann kompliziert sein und möglicherweise eine spezielle Wartung erfordern. Darüber hinaus müssen möglicherweise die Serverdesigns angepasst werden, die Einführung eines Immersionsansatzes kann zum Erlöschen der OEM-Garantie führen und Lecks im Kühlsystem können zu Geräteschäden und Ausfallzeiten führen. Betreiber von Rechenzentren müssen auch neue Vorschriften und Umweltstandards berücksichtigen, die mit der Verwendung von Flüssigkeitskühlsystemen einhergehen

Allerdings erfordern Flüssigkeits- oder Tauchkühlsysteme nicht viel Backup oder spezielle Strategien zur Boden- oder Gangabdichtung. Die Gesamtauswirkungen auf den Energieverbrauch und die Kosten können erheblich sein. Ergebnisse einer aktuellen Studie ergaben, dass der Einsatz von Flüssigkeitskühlung den Stromverbrauch der Anlage um fast 20 % und den Gesamtstrom des Rechenzentrums um mehr als 10 % reduzieren kann. Total Usage Effectiveness (TUE), eine neue Kennzahl zum Vergleich der Effizienz von Flüssigkeitskühlung mit Luftkühlung in Hochleistungsrechnerumgebungen, zeigt, dass Flüssigkeitskühlung die Energieeffizienz um mehr als 15 % verbessert.

Der Übergang zur Flüssigkeitskühlung bietet weitere nachhaltige Vorteile. Flüssigkeitskühlsysteme benötigen weniger Wasser als Luftkühlsysteme. Durch die Nachrüstung von Rechenzentren können neue Denkweisen genutzt werden, um ihren physischen Fußabdruck und ihren CO2-Fußabdruck zu verringern. Strategien zur thermischen Wiederverwendung können umliegende Unternehmen und Gemeinden mit Energie versorgen. Die Möglichkeiten sind aufregend und könnten ebenso transformativ sein wie die generative KI selbst.

Was Sie jetzt wissen sollten

Der Übergang zu einem Rechenzentrum vor Ort kann für die meisten Unternehmen zu komplex und teuer sein. Andererseits ist ein Großteil der heutigen öffentlichen Cloud-Infrastruktur nicht für die Ausführung umfangreicher KI-Anwendungen ausgelegt, und die steigenden Kosten für das Hosten großer Arbeitslasten in der Cloud veranlassen viele Unternehmen, nach anderen Optionen zu suchen

Angesichts dieser Herausforderungen und Chancen könnte ein Colocation-Rechenzentrumsanbieter mit Infrastrukturerfahrung im Umgang mit unzähligen Kundenanwendungsfällen für viele Unternehmen die beste Lösung sein. Führungskräfte in diesem Bereich können ihr Fachwissen und ihre Unterstützung bereitstellen, um Organisationen bei ihrer Transformation zu begleiten. Darüber hinaus haben wir wichtige Beziehungen zu einer Reihe von Hardware-OEMs und Flüssigkeitskühlungslieferanten aufgebaut, die das Wachstum von Rechenzentren vorantreiben und vielfältige Optionen bieten, um den individuellen Anforderungen unserer Kunden gerecht zu werden.

Organisationen müssen jetzt wissen, ob ihre Rechenzentrumsbetreiber bereits planen und, was vielleicht noch wichtiger ist, über die physische Kapazität oder die erforderliche Technologie verfügen, um die Entwicklung von Rechenzentren der nächsten Generation zu ermöglichen. Rechenzentren stehen bereits vor der komplexen Herausforderung, Arbeitslasten auf die für ihre Anforderungen besten Server zu verlagern. Da die Anforderungen an künstliche Intelligenz und Hochleistungsrechner-Arbeitslasten weiter steigen, werden diese Hindernisse sicherlich durch die zusätzliche Herausforderung verschärft, grundlegend unterschiedliche Kühlsysteme hinzuzufügen.

Rechenzentrumsbetreiber, die derzeit in diese Strategien investieren, sind gut aufgestellt, um ihren Kunden dabei zu helfen, diese Herausforderungen proaktiv anzugehen. Künstliche Intelligenz verändert alles, auch Rechenzentren. Jetzt ist es an der Zeit, dieses Gespräch zu beginnen

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