Internacional. Durante los últimos 16 años, la potencia de diseño térmico (TDP) de las GPU se ha cuadriplicado. Con la creciente demanda de inteligencia artificial, computación en la nube y criptominería, IDTechEx espera que el consumo de energía de las placas de servidor y los centros de datos continúe aumentando.
Con la vida comenzando a volver a la normalidad después del final de la pandemia de Covid, IDTechEx ha observado una expansión significativa en la industria del centro de datos. Por ejemplo, el estado financiero del cuarto trimestre de 2022 de AMD indica un aumento interanual del 42 % en los ingresos de su segmento de centros de datos, lo que indica un rápido crecimiento del mercado.
A medida que la industria de los centros de datos prospera, también se espera que el campo de la gestión térmica de los centros de datos experimente un crecimiento significativo. IDTechEx pronostica que para 2033, los ingresos anuales globales por hardware de refrigeración líquida para centros de datos superarán los 900 millones de dólares estadounidenses, lo que representa una oportunidad sustancial para las empresas.
IDTechEx ha publicado recientemente un nuevo informe titulado "Gestión térmica para centros de datos 2023-2033", que cubre la adopción de tecnologías de refrigeración líquida, incluida la refrigeración directa al chip, refrigeración por inmersión, monofásica y bifásica, refrigerante, regulaciones, unidades de distribución de refrigerante (CDU) y muchas otras tecnologías clave.
La gestión térmica del centro de datos se puede clasificar en términos generales en dos tipos según el medio de refrigeración: refrigeración líquida y refrigeración por aire. Si bien la refrigeración líquida ha ganado popularidad en los últimos años, la refrigeración por aire sigue siendo tradicional y el enfoque más utilizado, que ofrece varias ventajas:
* Facilidad de uso: las soluciones de refrigeración por aire son relativamente sencillas de instalar y operar. Por lo general, implican el uso de ventiladores o disipadores de calor para disipar el calor de los componentes, haciéndolos fáciles de acceder y fáciles de usar. La familiaridad y la simplicidad de los sistemas de refrigeración por aire los hacen convenientes para los operadores de centros de datos.
* Éxito establecido: la refrigeración por aire tiene un largo historial de éxito en la gestión térmica en los centros de datos. Muchos usuarios finales de centros de datos han invertido importantes recursos en la construcción y optimización de infraestructuras refrigeradas por aire.
* Funcionamiento sin líquidos: a diferencia de las soluciones que dependen de refrigerantes y circulación de líquidos, la refrigeración por aire elimina la necesidad de infraestructura y componentes relacionados con líquidos. Esto elimina riesgos como fugas, fallas de la bomba o evaporación del refrigerante. La ausencia de líquido en los sistemas de refrigeración por aire simplifica el mantenimiento y reduce las posibilidades de mal funcionamiento o interrupciones operativas.
Sin embargo, a pesar de los beneficios de la refrigeración por aire, su baja capacidad de calor específico limita su eficacia para satisfacer las crecientes demandas de refrigeración de los centros de datos modernos. Para hacer frente a este desafío, la refrigeración líquida se ha convertido en una solución viable. Esta aprovecha la mayor capacidad de calor específico de los líquidos, haciéndolos más eficientes en la disipación de calor. Hay dos tipos comunes de métodos de refrigeración líquida: refrigeración directa al chip (placa fría) y refrigeración por inmersión.
El enfriamiento de placa fría implica montar una placa fría directamente sobre fuentes de calor como CPU y GPU con una capa de material de interfaz térmica (TIM) en el medio. El refrigerante dentro de la cámara de la placa fría absorbe y transfiere el calor de los componentes. Por otro lado, el enfriamiento por inmersión sumerge las fuentes de calor en un refrigerante, lo que permite el contacto directo y la disipación eficiente del calor.
La colaboración entre los proveedores de servidores y los fabricantes de placas frías ha acelerado la adopción del enfriamiento de placas frías. Las soluciones integradas (servidores con placas frías instaladas) se ofrecen directamente a los usuarios finales. Si bien la refrigeración directa al chip ha demostrado un gran rendimiento, la experiencia limitada de los usuarios finales en la integración de placas frías en sus servidores estándar ha sido un factor que limita la adopción.
Un ejemplo de dicha colaboración incluye la asociación de CoolIT Systems con Intel para desarrollar soluciones de refrigeración directas al chip diseñadas específicamente para las CPU escalables Intel Xeon. Al aprovechar las colaboraciones y las soluciones integradas, los usuarios finales se benefician de la refrigeración por placa fría, que incluye una mayor eficiencia y una menor eficacia del uso parcial de la energía (pPUE), sin complejidades de integración.
Otra tecnología emergente de refrigeración líquida es la refrigeración por inmersión, que ofrece un excelente rendimiento de disipación de calor con un pPUE tan bajo como 1,01 demostrado. Sin embargo, existen varias preocupaciones que han limitado la adopción generalizada del enfriamiento por inmersión:
* Complejidad: el enfriamiento por inmersión requiere modificaciones significativas en las placas de servidor existentes. Dado que los servidores se sumergen directamente en el refrigerante líquido, es necesario considerar factores como la compatibilidad de los materiales entre los servidores y los fluidos refrigerantes, lo que agrega complejidad y costos adicionales al proceso de implementación.
* Falta de experiencia: el enfriamiento por inmersión aún se encuentra en sus primeras etapas, y el mercado carece de la experiencia y los conocimientos necesarios para implementar y administrar esta tecnología.
* Altos costos iniciales y mantenimiento: la modernización de los centros de datos enfriados por aire existentes para acomodar el enfriamiento por inmersión puede ser costosa. El enfriamiento por inmersión también tiene el mayor gasto de capital inicial (CAPEX) en términos de costo por vatio. Además, los costos operativos y de mantenimiento continuo también pueden ser más altos en comparación con otros métodos de enfriamiento. Sin embargo, debido a la disipación de calor eficiente, el ahorro de energía a largo plazo hace que el enfriamiento por inmersión sea rentable para los usuarios del centro de datos.
* Demanda limitada: si bien los requisitos de energía de los centros de datos han ido en aumento, IDTechEx cree que una combinación de enfriamiento por aire y enfriamiento directo al chip puede satisfacer adecuadamente las demandas de enfriamiento a corto y mediano plazo para las principales aplicaciones. La necesidad urgente de refrigeración por inmersión no prevalece actualmente en el mercado.
Autor: Yulin Wang, Technology Analyst de IDTechEx.
