كيف يمكن لتقنية "التبريد بالماء الساخن" المبتكرة من NVIDIA توفير الكهرباء والماء بشكل كبير؟

NVIDIA ترفع درجة حرارة سائل التبريد في خوادم AI الجديدة إلى 45 درجة مئوية، متجاوزة بذلك أكثر المكونات استهلاكًا للطاقة (الثلاجات المبردة)، ومستخدمة بدلاً من ذلك مشعات جافة لطرد الحرارة إلى الخارج.
(خلفية سابقة:戴ل تتعاون مع NVIDIA لإطلاق خوادم AI "مبردة بالكامل بالسوائل"! لأول مرة مع بنية Vera Rubin، قوة حوسبة 144 وحدة معالجة رسومية في رف واحد تتجاوز الحدود)
(إضافة خلفية: ثورة إمداد الطاقة 800 فولت من NVIDIA لن تتأخر! تأكيد مع شركاء مثل台达电 وABB: الإنتاج الضخم في الربع الثالث كما هو مخطط)

جدول المحتويات

Toggle

• من 20 كيلوواط إلى 140 كيلوواط، رفوف تصطدم بجدار التبريد الهوائي
• التبريد بالماء الساخن عند 45 درجة مئوية، لماذا هو أكثر توفيرًا للطاقة؟
• كفاءة طاقة أعلى 25 مرة، توفير مياه 300 مرة

في فواتير مراكز البيانات، لا تستهلك وحدات معالجة الرسوميات فقط، بل أنظمة التبريد تلتهم ما يصل إلى 40% من إجمالي استهلاك الكهرباء لسنوات، وهو أحد أكبر الأعباء التي تضغط على الأرباح.

لكن خوادم Rubin الجديدة من NVIDIA تقدم إجابة غير بديهية: لتوفير الطاقة، اجعل الماء ساخنًا أولاً. تقنية "التبريد بالماء الساخن" الجديدة ترفع درجة حرارة سائل التبريد إلى 45 درجة مئوية، متخلية عن المبدأ التقليدي "كلما كان أبرد كان أفضل".

من 20 كيلوواط إلى 140 كيلوواط، رفوف تصطدم بجدار التبريد الهوائي

قبل ثلاث سنوات، كان استهلاك الكهرباء لرف مركز البيانات حوالي 20 كيلوواط، وكان يكفي استخدام تكييف هواء عادي ومراوح. بعد جيل وحدات معالجة الرسوميات الجديد، تضاعف هذا الرقم بأكثر من ستة أضعاف، حيث أصبحت كثافة الرفوف في المنشآت واسعة النطاق تتجاوز الآن 135 كيلوواط، ويقترب إجمالي استهلاك الطاقة الحرارية لرف واحد من NVIDIA GB200 NVL72 من 130 إلى 140 كيلوواط.

الحرارة التي يمكن للمراوح تفريقها محدودة فيزيائيًا، بمجرد أن تتجاوز كثافة الرف عتبة معينة، يصبح التبريد الهوائي ليس مسألة كفاءة، بل مسألة إمكانية التشغيل. هذا هو السبب وراء أن التبريد السائل أصبح البنية الافتراضية لمصانع AI، فعندما تتراكم الرقائق إلى هذا الحجم مثل NVL72، فإن الطريقة الوحيدة لنقل الحرارة بشكل فوري هي جعل السائل يلامس سطح الرقاقة مباشرة.

التبريد بالماء الساخن عند 45 درجة مئوية، لماذا هو أكثر توفيرًا للطاقة؟

جوهر بنية التبريد السائل هو تمرير سائل التبريد مباشرة عبر زعانف التبريد على سطح الرقاقة، لينقل الحرارة ثم يغادر الرف، دون الحاجة إلى وسيط غير فعال مثل الهواء الذي تدفعه المراوح في منتصف الطريق.

في جيل Rubin الجديد، يدخل سائل التبريد إلى الرقاقة عند 45 درجة مئوية، ويخرج بعد امتصاص الحرارة عند حوالي 55 درجة مئوية، في دورة مغلقة بالكامل وبدون مراوح داخل النظام، دون أي خسارة في الأداء.

الحلقة الأكثر استهلاكًا للكهرباء في مركز البيانات هي الثلاجة الميكانيكية (chiller). ببساطة، هو "قلب التكييف" الذي يستخدم ضاغطًا لخفض درجة حرارة الماء بالقوة. تشير التقديرات الصناعية إلى أن رفع درجة حرارة الماء الخارج من الثلاجة درجة واحدة يوفر حوالي 4% من استهلاك طاقة التبريد؛ وعند رفع درجة حرارة الماء إلى 45 درجة مئوية، يتم تخطي مرحلة الضاغط مباشرة، واستخدام مشعات جافة (dry cooler) بدلاً من ذلك.

ببساطة، هو جهاز سلبي يستخدم مراوح فقط لنشر حرارة الماء الساخن في الهواء الخارجي، دون تبخر الماء أو استخدام ضاغط.

كفاءة طاقة أعلى 25 مرة، توفير مياه 300 مرة

تتجلى النتائج في الأرقام التي تشير إليها مدونة NVIDIA الرسمية: GB200 NVL72 مقارنةً ببنية التبريد الهوائي التقليدية، كفاءة طاقة أعلى 25 مرة، وكفاءة استخدام المياه أعلى 300 مرة؛ ميزة كفاءة الطاقة للجيل الجديد GB300 NVL72 تزيد إلى 30 مرة.

بترجمتها إلى مؤشر PUE الذي يقيس كفاءة استخدام الكهرباء في مراكز البيانات، هذا يعني قطع جزء كبير من استهلاك الطاقة غير الفعال.

الفرق في استخدام المياه أكثر وضوحًا. التبريد التقليدي يعتمد بشكل أساسي على أبراج التبريد التبخيرية. ببساطة، هي طريقة تبريد تعتمد على تبخر الماء لنقل الحرارة، فعالة لكنها تستهلك ملايين الغالونات من الماء كل عام، وتستهلك هذه الأنظمة حوالي 2.6 مليون غالون من الماء لكل ميغاواط سنويًا.

باستبدالها بالتبريد السائل المغلق مع مشعات جافة، يمكن في المناخات المناسبة تقليل استهلاك المياه إلى الصفر تقريبًا، بنسبة تصل إلى 100%. مركز بيانات واسع النطاق بقدرة 50 ميغاواط، بعد التحول إلى بنية التبريد السائل، يمكن توفير أكثر من 4 ملايين دولار سنويًا من فواتير الكهرباء والمياه المرتبطة بالتبريد وحده.