En 2022, Nvidia a annoncé son nouveau plan pour réduire la consommation d'énergie dans les centres de données, traiter des volumes massifs de données et entraîner des modèles d'IA : les cartes graphiques à refroidissement liquide. L'entreprise a dévoilé sa nouvelle version à refroidissement liquide de sa carte de calcul A100 lors du Computex, annonçant une consommation d'énergie inférieure de 30 % à celle de la version à refroidissement par air. Plus tôt cette année (2023), Nvidia a reçu 5 millions de dollars du département de l'Énergie américain pour financer la recherche sur des solutions de refroidissement innovantes.

Face à l'augmentation de la dissipation thermique (TDP) des puces, le refroidissement par air traditionnel peine à répondre aux besoins. Bien que le refroidissement direct sur puce (D2C), également appelé refroidissement liquide direct (DLC), soit largement répandu, il ne permet de refroidir qu'un nombre limité de composants clés, tels que les chipsets et les GPU, et non la carte mère entière. Le refroidissement par immersion, quant à lui, offre un refroidissement puissant et homogène, mais l'immersion des serveurs dans des cuves peut s'avérer complexe et nécessiter une importante adaptation des centres de données existants.

Qu'il s'agisse de refroidissement direct ou par immersion, le fluide caloporteur joue un rôle crucial. Selon qu'un changement de phase se produise ou non, le refroidissement liquide se divise en monophasique et diphasique. Si les fluides diphasiques offrent des performances de refroidissement supérieures, ils sont exposés à des risques réglementaires tels que la présence de PFAS. À l'inverse, les fluides monophasiques utilisent la convection pour dissiper la chaleur, réduisant ainsi les risques réglementaires.

Les fluides de refroidissement liquides pour centres de données se divisent en deux catégories : les fluides à base d’huile et les fluides techniques. Parmi les principaux fabricants figurent Shell, Castrol, ExxonMobil, Fuchs, M&I Materials, Engineered Fluids, 3M, Chemours et Solvay.

Le prix des liquides de refroidissement peut varier considérablement, allant d'environ 10 $/kg à plus de 100 $/kg. Plusieurs facteurs doivent être pris en compte pour choisir le liquide de refroidissement adapté. La complexité de la maintenance en est un. Les liquides de refroidissement à base d'huile ou d'hydrocarbures contiennent souvent des impuretés susceptibles de corroder les cartes de circuits imprimés et la tuyauterie des serveurs. À l'inverse, les fluides techniques sont généralement exempts de ce problème, ce qui simplifie la maintenance à long terme. Quant aux coûts initiaux, un réservoir de refroidissement par immersion peut coûter environ 4 000 $, et le liquide de refroidissement lui-même environ 7 000 $ par réservoir.

Taille d'un réservoir d'immersion : V_réservoir = 1,5 m x 0,655 m x 1,2 m = 1,18 m3 = 1180 litres
Volume de liquide de refroidissement = V_réservoir x 50 % = 1180 litres x 50 % = 590 litres
Coût du liquide de refroidissement = 590 litres x 12 US$/litre ~= 7000 US$.