Nel 2022, Nvidia ha annunciato il suo nuovo piano per ridurre il consumo energetico nei data center, elaborare enormi quantità di dati o addestrare modelli di intelligenza artificiale: le schede grafiche raffreddate a liquido. L'azienda ha presentato la sua nuova versione raffreddata a liquido della scheda di calcolo A100 al Computex, dichiarando che consuma il 30% in meno di energia rispetto alla versione raffreddata ad aria. All'inizio di quest'anno (2023), Nvidia ha ricevuto 5 milioni di dollari dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per la ricerca di approcci innovativi al raffreddamento.
Con l'aumento della potenza termica di progetto (TDP) dei chip, il raffreddamento ad aria tradizionale fatica a soddisfare i requisiti di raffreddamento. Sebbene il raffreddamento diretto al chip (D2C), noto anche come raffreddamento a liquido diretto (DLC), sia ampiamente diffuso, il D2C può raffreddare solo un numero limitato di componenti chiave, come chipset e GPU, e non l'intera scheda. Il raffreddamento a immersione, d'altro canto, offre un raffreddamento elevato e uniformemente distribuito, ma il processo di immersione dei server in vasche può essere complesso e richiedere una significativa riorganizzazione dei data center rack esistenti.
Indipendentemente dal fatto che si tratti di raffreddamento diretto al computer (D2C) o a immersione, il liquido refrigerante gioca un ruolo cruciale. A seconda che si verifichi o meno un cambiamento di fase, il raffreddamento a liquido può essere suddiviso in monofase e bifase. Sebbene i liquidi refrigeranti bifase offrano prestazioni di raffreddamento superiori, sono soggetti a rischi normativi come quelli relativi alle sostanze PFAS. Al contrario, i liquidi refrigeranti monofase utilizzano la convezione per dissipare il calore, riducendo così i rischi normativi.
I liquidi refrigeranti per i data center possono essere classificati in fluidi a base di olio e fluidi ingegnerizzati. Tra le principali aziende produttrici figurano Shell, Castrol, ExxonMobil, Fuchs, M&I Materials, Engineered Fluids, 3M, Chemours e Solvay.
I prezzi del liquido refrigerante possono variare considerevolmente, da circa 10 $/kg a oltre 100 $/kg. Diversi fattori devono essere considerati nella scelta del liquido refrigerante più adatto. Uno di questi è la complessità della manutenzione. I liquidi refrigeranti a base di olio o idrocarburi spesso contengono impurità che possono corrodere i circuiti stampati e le tubazioni dei server. Al contrario, i fluidi di sintesi sono generalmente esenti da questo problema, offrendo una manutenzione più semplice nel tempo. Per quanto riguarda i costi iniziali, una vasca di raffreddamento a immersione può costare circa 4.000 dollari, mentre il liquido refrigerante stesso può costare circa 7.000 dollari per vasca
Dimensioni di una vasca a immersione: Vvasca = 1,5 m x 0,655 m x 1,2 m = 1,18 m³ = 1180 litri
Volume del refrigerante = Vvasca x 50% = 1180 litri x 50% = 590 litri
Costo del refrigerante = 590 litri x 12 US$/litro ≈ 7000 US$.
