Face à la demande croissante en informatique ces cinq dernières années, le marché du refroidissement de précision a lui aussi connu une forte croissance. Selon Lucas Beran, analyste principal chez Dell'Oro Group, ce marché a atteint 3,5 milliards de dollars l'an dernier et devrait atteindre 6 milliards de dollars d'ici 2026. Cette croissance exceptionnelle témoigne de la nécessité, dans de nombreux cas, de développer de nouvelles technologies pour rester compétitif. En octobre dernier, Ben Coughlin (Colovore), Gerard Thibault (Kao Data) et Don Mitchell (Victaulic) ont participé avec moi à une table ronde animée par Lucas lors du Sommet mondial OCP, consacrée à ce sujet. Nos échanges ont clairement démontré que le refroidissement liquide représente l'avenir des centres de données, permettant ainsi de répondre à l'explosion des besoins en puissance de calcul, notamment pour la colocation. Comme l'a souligné un autre intervenant d'OCP : « Soit vous utilisez déjà le refroidissement liquide, soit vous l'utiliserez dans les 3 à 5 prochaines années. ».
Qu'est-ce qui explique l'accélération du refroidissement des centres de données ?
Ces douze dernières années, les serveurs et leurs composants ont considérablement évolué. Les serveurs lames et la virtualisation, apparus il y a plus de dix ans, ont vu leur densité augmenter de façon spectaculaire, au point que les serveurs informatiques actuels consomment couramment entre 750 watts et 1 kilowatt (kW) par unité de rack. Même le stockage flash, historiquement peu dense, consomme désormais entre 400 et 600 watts par unité de rack.
Le refroidissement liquide existe depuis les débuts de l'informatique, mais le refroidissement par air a longtemps dominé le secteur, car il était plus simple à mettre en œuvre avant la récente explosion de la demande en puissance de calcul. Le refroidissement par air reste prédominant, notamment au Royaume-Uni, mais les infrastructures de centres de données flexibles, conformes aux normes OCP, sont en plein essor. La densité de calcul accrue et l'apparition de puces modernes incapables de dissiper la chaleur par l'air ont favorisé l'intérêt et l'adoption des solutions de refroidissement liquide. Du refroidissement liquide au niveau du châssis au refroidissement par plaque froide, les nouvelles technologies de refroidissement liquide pour centres de données encouragent l'adoption de configurations hybrides air/liquide.
Mes collègues de cette table ronde OCP et moi-même recevons chaque semaine des appels de clients actuels ou potentiels souhaitant savoir comment ajouter un système de refroidissement liquide à un centre de données refroidi par air. La réponse de Vertiv : commencez par les portes dérobées, puis envisagez le refroidissement direct des puces.
Les systèmes de refroidissement liquide répondent aux exigences du calcul haute densité.
Le refroidissement liquide offre des propriétés de transfert thermique nettement supérieures à celles de l'air. Dans les centres de données, les systèmes de refroidissement liquide sont beaucoup plus efficaces et constituent une solution de refroidissement rentable pour les baies haute densité.
Les besoins en puissance des baies modernes dépassent 20 kW, et de nombreuses installations envisagent d'utiliser des baies nécessitant 50 kW ou plus. Les systèmes de refroidissement par échangeur de chaleur liquide à porte arrière, tels que le Vertiv Liebert® DCD, peuvent gérer des densités supérieures à 20 kW. Ces échangeurs de chaleur liquide remplacent la porte arrière de la baie. Une conception passive évacue l'air chaud à travers un serpentin d'absorption de chaleur rempli de liquide, installé à la place de la porte arrière. Une conception active utilise des ventilateurs pour aspirer l'air à travers les serpentins et évacuer la chaleur des baies haute densité.
Les systèmes de refroidissement à air perdent de leur efficacité lorsque la densité des racks dépasse 20 kW, auquel cas le refroidissement liquide devient l'approche viable
Les systèmes de refroidissement liquide par échangeur de chaleur de porte arrière constituent une première étape importante vers le refroidissement direct des puces. Les panneaux de porte arrière sont performants dans un système hybride air/liquide avec des densités de racks variables. Mon collègue, Gerard Thibault, m'a indiqué que Kao Data utilise cette approche hybride dans sa salle de 2 mégawatts (MW). L'entreprise dispose de 2 MW de refroidissement par air et ajoute 10 MW de refroidissement liquide pour atteindre une puissance de refroidissement totale de 12 MW.
Outre une efficacité accrue et des économies de coûts, le refroidissement liquide offre une méthode de refroidissement plus durable. Lors de ce Sommet mondial, OCP a annoncé que la durabilité était son cinquième principe, aux côtés de l'efficacité, de l'impact, de l'ouverture et de l'évolutivité. Le refroidissement liquide pour les centres de données peut aider les entreprises à atteindre leurs objectifs de durabilité dans les années à venir. Contrairement au refroidissement par air, dont le rythme de développement s'accélère, le mécanisme de refroidissement d'un échangeur de chaleur à porte arrière ou d'une solution de refroidissement liquide directe sur la puce offre de meilleurs résultats avec moins d'efforts, ce qui entraîne une réduction de la consommation d'énergie et des émissions de carbone. Ces technologies pourraient même être utilisées conjointement pour dissiper 100 % de la chaleur dans le fluide !
Aspect et ambiance sonore d'un centre de colocation haute densité à refroidissement liquide
: Les centres de données à refroidissement liquide ou hybrides sont-ils très différents des centres de données à refroidissement par air ? Ben Coughlin, de Colovore, a présenté l'installation de son entreprise : une tour de refroidissement externe, ainsi que des pompes et une tuyauterie. Chaque baie dispose de deux raccords : un pour l'arrivée d'eau, l'autre pour l'évacuation. C'est tout. Aucun groupe frigorifique ni système de distribution de réfrigérant n'est installé au sol. Leurs portes arrière « actives » à ventilation assistée, fournies par Vertiv, fonctionnent désormais de concert avec un système de refroidissement liquide direct de plusieurs mégawatts, bien que la puissance soit limitée par la tuyauterie existante. La différence visuelle est minime. En revanche, la température et le niveau sonore sont nettement différents.
Les centres de données en colocation, dotés d'une importante capacité de calcul et d'un système de refroidissement hybride, maintiennent une température ambiante confortable d'environ 21 °C (70 °F), contrairement aux allées froides et chaudes des centres de données traditionnels refroidis par air. Les serveurs d'infrastructure de calcul haute performance et les serveurs d'intelligence artificielle (IA) sont très bruyants, mais les systèmes de refroidissement n'ajoutent aucun bruit supplémentaire. Pour le reste, il s'agit de salles informatiques parfaitement classiques, équipées de racks standard de 45U, et les clients accèdent à leurs serveurs de la même manière.
La circulation de l'air à l'intérieur de l'armoire constitue la différence la plus significative. Les commutateurs réseau étant très compacts, ils doivent être ventilés de l'avant vers l'arrière. Les unités de distribution électrique plus volumineuses nécessitent un câblage optimisé, car la taille des baies ne suit pas celle des serveurs qu'elles hébergent. L'espace à l'intérieur de l'armoire est restreint. Une attention particulière portée à la conception et à l'installation permet de résoudre facilement ces problèmes.
Anticipez dès maintenant l'avenir des centres de données à refroidissement liquide.
Comme le disait mon collègue Don : « N'ayez pas peur du refroidissement liquide ; préparez-vous. » Les centres de données modernes sont à la croisée des chemins. Le refroidissement par air ne pourra plus répondre aux besoins considérables du calcul haute densité d'ici 5 à 10 ans, soit « demain » à l'échelle des centres de données. Il est temps d'appréhender ce changement imminent et de le planifier avant qu'il ne se produise.
J'ai eu le plaisir de me joindre à Ben, Gerard, Don et Lucas lors du sommet mondial OCP Empowering Open pour discuter de l'avenir du refroidissement liquide dans les centres de données. Des entreprises comme la nôtre (Dell'Oro Group, Colovore, Kao Data, Victaulic et Vertiv) sont heureuses de contribuer à l'innovation dans notre secteur et de garantir la réussite des projets de nos clients.
Fred Rebarber,
directeur technique mondial chez Vertiv, assure l'interface technique de l'entreprise auprès des grands utilisateurs finaux et des ingénieurs-conseils spécialisés dans les conceptions critiques. Une de ses principales fonctions est de contribuer au développement des produits en fonction des besoins des clients et des exigences du marché. Auparavant, au sein du groupe OEM, Fred a collaboré avec les fabricants et les utilisateurs finaux pour favoriser l'adoption des produits Vertiv™ Liebert® existants et définir les spécifications des nouveaux produits. Avant cela, il était directeur des ventes et du marketing chez Cooligy, une start-up qui conçoit et fabrique des solutions de refroidissement liquide pour puces. Fred est titulaire d'une licence en génie mécanique de l'Université de Californie à Berkeley.
