Les défis de l’évolution de la puissance informatique

L’intelligence artificielle, l’automatisation, le calcul haute performance (HPC) et l’apprentissage automatique (Machine Learning) augmentent la demande en traitement de données, ce qui entraîne des densités thermiques plus élevées par puce électronique. Cela contribue à ce que les serveurs produisent plus de chaleur, qu’il faut nécessairement évacuer. Dans certaines applications, la chaleur produite atteint un niveau où le refroidissement à air ne suffit pas pour gérer efficacement la température dans les racks à haute densité.

Aujourd’hui, il existe de nombreuses options à prendre en compte quant aux technologies de refroidissement et ceci en fonction des exigences de conception dans une gamme spécifique de densités de racks. Alors que les densités informatiques approchent et dépassent 30 kilowatts (kW), il se peut que le maintien de la température de fonctionnement du processeur ne soit pas assuré de manière adéquate par un refroidissement à air.

Dans ce cas, et grâce aux propriétés de transfert thermique des liquides, bien plus importantes que celles de l’air, le refroidissement liquide est la seule option pour évacuer efficacement la chaleur, via des méthodes telles que le refroidissement direct-to-chip (D2C) ou par immersion.

De fait, la température du fluide peut être élevée pour maintenir les conditions de fonctionnement du système informatique, sans augmenter la puissance de son ventilateur, car le refroidissement est dirigé vers les composants les plus chauds, généralement le processeur. Le transfert de chaleur entre le processeur et la plaque froide est donc beaucoup plus efficace que le transfert de chaleur entre le processeur et l’air environnant pour un système de refroidissement à air traditionnel, ce qui favorise l’efficacité globale du data center.

En parallèle, la température de retour d’eau dans les racks, qui est élevée par rapport au refroidissement à air traditionnel, peut permettre de récupérer cette chaleur pour d’autres usages (chauffage par exemple), ce qui n’est pas possible (ou moins efficace) avec un data center refroidi par air.

Vers des data centers à refroidissement hybride

Les opérateurs de data center étudient de plus en plus les options de refroidissement liquide, à mesure que le nombre d’applications informatiques à traitement intensif augmente. Et de nombreux data centers étudient la possibilité d’introduire des systèmes de refroidissement hybride, associant refroidissement à air et liquide. D’autant que les choix retenus en matière de refroidissement liquide vont grandement influencer les besoins en nouvelles installations, compétences et méthodes de travail.

Le système de refroidissement liquide direct-to-chip est le plus proche de ce que nous connaissons avec un rack standard. La différence réside dans une conception du rack qui doit intégrer un collecteur de liquide pour le distribuer à l’équipement informatique, lui-même nécessairement compatible direct-to-chip (ITE). En conséquence, il est essentiel de modifier l’espace technique du site, ce qui nécessite une planification appropriée.

Un système de refroidissement par immersion nécessite quant à lui un réagencement complet du data center. En effet, l’organisation standard en racks verticaux est remplacée par des réservoirs horizontaux dans lesquels les équipements sont intégralement immergés dans un fluide diélectrique thermo-conducteur. Le refroidissement par immersion est une technologie prometteuse, mais pas encore complètement mature, car elle manque encore de normes précises. Sans compter le nécessaire développement des compétences des équipes d’exploitation des data centers pour être tout à fait opérationnelles sur ces nouvelles solutions, leurs enjeux et leurs contraintes.

À ce stade, le refroidissement liquide est loin de remplacer le refroidissement par air dans tous les data centers. Nombreux sont d’ailleurs les exploitants à se diriger vers des systèmes de refroidissement hybride, répondant à des besoins spécifiques selon les zones des data centers concernées. Ce qui implique aussi de disposer d’indicateurs de mesures adéquats, afin de prendre en compte la réduction attendue de la puissance de ventilation grâce aux systèmes de refroidissement liquide. Dès lors, le traditionnel PUE devra se doter de nouveaux paramètres de mesures, en accord avec les nouvelles méthodes de refroidissement.