I. Le refroidissement liquide est passé de « facultatif » à « essentiel »

 

1. L'augmentation de la demande de puissance de calcul et de modules optiques

Dans le paysage en évolution rapide de l’intelligence artificielle (IA), la demande en puissance de calcul a atteint des sommets sans précédent. L'émergence de grands modèles, tels que ceux utilisés dans ChatGPT d'OpenAI, a créé une lacune importante dans la puissance de calcul nécessaire. OpenAI rapporte que le taux de croissance de la puissance de calcul des modèles dépasse de dix fois les progrès du matériel d’IA. À mesure que les grands modèles s’étendent à des milliards de paramètres, la nécessité d’améliorer les performances des puces de formation IA est devenue critique, ce qui suscite des attentes en matière de transmission de données plus rapide.

 

Cette croissance exponentielle de l’échelle informatique a fait de l’interconnectivité au sein des centres de données un problème central. À mesure que la formation à l’IA progresse, les limites de l’informatique à carte/serveur unique deviennent évidentes. L'interconnectivité puce à puce est devenue une priorité, nécessitant des modules optiques efficaces et rapides pour faciliter un échange rapide de données. Par conséquent, le déploiement de modules optiques à haut débit est essentiel pour améliorer l’efficacité de l’interconnectivité, en particulier à mesure que les centres de données améliorent leurs architectures de puissance de calcul.

 

▲ Modules optiques facilitant la transmission de données à haut débit dans les centres de données

2. Le tournant du refroidissement liquide

Le refroidissement liquide est sur le point de devenir le prochain élément critique de l’infrastructure de l’IA, parallèlement à l’évolution des modules optiques. À mesure que les produits électroniques continuent de progresser, la nécessité de systèmes de refroidissement efficaces devient indéniable. Tout comme la trajectoire des modules optiques est passée d’un luxe à une nécessité, la technologie de refroidissement liquide emboîte le pas.

 

Historiquement, les solutions de refroidissement ont évolué de méthodes passives telles que le refroidissement naturel par air et les dissipateurs thermiques vers des technologies plus avancées, notamment la climatisation et enfin le refroidissement liquide. Cette transition reflète une tendance plus large dans le secteur électronique où la gestion thermique est primordiale pour garantir des performances et une longévité optimales des composants.

 

3. Pourquoi le refroidissement liquide est désormais essentiel

Puces

L'impact de la température ambiante sur les puces semi-conductrices est critique. Des températures élevées peuvent dégrader considérablement les performances et la durée de vie des composants électroniques. Les environnements thermiques élevés entraînent une dilatation thermique des matériaux tels que les condensateurs et les résistances, ce qui peut provoquer des défaillances mécaniques et entraver le fonctionnement normal. Selon les rapports d'ANJIE, le refroidissement par air traditionnel ne peut gérer la dissipation thermique que jusqu'à 800 W, un seuil dépassé par plusieurs produits NVIDIA.

 

Centres de données

Les centres de données refroidis par air prennent généralement en charge une densité de 8-10 kW par armoire. Cependant, comme la puissance de calcul des clusters d'IA devrait atteindre 20-50 kW par armoire d'ici 2025, les limites du refroidissement par air deviennent clairement évidentes. La densité de puissance croissante exige des méthodes de refroidissement plus efficaces, positionnant le refroidissement liquide comme l’alternative supérieure.

 

▲ Centre de données IA haute densité utilisant des technologies de refroidissement liquide

 

 

II. Les politiques de refroidissement liquide injectent un « stimulant » sur le marché

 

Le PUE (Power Usage Effectiveness) constitue une mesure clé pour évaluer l’efficacité énergétique des centres de données. Un PUE inférieur indique un centre de données plus écologique et plus efficace, car il reflète le rapport entre l'énergie totale consommée par une installation et celle consommée uniquement par les charges informatiques. Dans les centres de données typiques, les équipements informatiques représentent environ 50 % de la consommation d'énergie, tandis que les systèmes de refroidissement contribuent à environ 35 %.

 

Les technologies de refroidissement liquide ont tendance à présenter des valeurs PUE nettement inférieures à celles du refroidissement par air traditionnel. Par exemple, alors que le refroidissement par air traditionnel maintient un PUE d'environ 1,3, les méthodes de refroidissement par liquide peuvent le réduire entre 1,05 et 1,2, selon la technologie spécifique utilisée.

 

▲ Comparaison PUE entre les technologies de refroidissement par air et de refroidissement liquide

 

 

III. La croissance stratégique de Vertiv grâce au refroidissement liquide

 

Vertiv a réalisé des progrès significatifs dans l'amélioration de ses capacités de refroidissement liquide avec l'acquisition de CoolTera. Cette société basée au Royaume-Uni est spécialisée dans les infrastructures de refroidissement liquide et collabore avec Vertiv depuis plusieurs années sur plusieurs projets de centres de données et de supercalculateurs. Cette acquisition devrait renforcer la position de Vertiv sur le marché de la gestion thermique, lui permettant de proposer des solutions plus robustes adaptées aux besoins changeants des centres de données.

 

 

IV. La chaîne de valeur fondamentale du refroidissement liquide

1. Comprendre le refroidissement liquide

Le refroidissement liquide fait référence aux méthodes utilisées pour maintenir des températures de fonctionnement optimales pour les systèmes informatiques. En tirant parti de la capacité thermique spécifique élevée des liquides, cette technologie transfère efficacement la chaleur générée par les composants internes vers l’environnement extérieur. Les systèmes de refroidissement liquide peuvent être classés en techniques de refroidissement direct et indirect. Le refroidissement indirect, tel que les systèmes à plaques froides, garantit que le liquide de refroidissement n'entre pas directement en contact avec les composants chauffés, tandis que les méthodes de refroidissement direct incluent le refroidissement par immersion, où le fluide de refroidissement interagit directement avec les composants chauffés.

 

2. Écosystème de l’industrie du refroidissement liquide : systèmes de plaques froides

L'industrie du refroidissement liquide comprend divers composants et systèmes, notamment :

• Unités RCM (alimentation et retour de réfrigérant) :Ces unités gèrent la distribution et la collecte du réfrigérant dans les armoires de refroidissement liquide.
• Unités de distribution de froid (CDU) :Les CDU facilitent la séparation des réfrigérants entrant dans les composants de la plaque froide de l'eau de refroidissement côté source froide.
• LCM (Modules de Circulation Liquide) :Ces modules gèrent le transport et le retour des réfrigérants dans tout le système de refroidissement.

 

Les réfrigérants utilisés peuvent varier, avec des options comprenant de l'eau déminéralisée et des solutions à base de glycol, qui contribuent toutes deux à un transfert de chaleur efficace.

 

▲ Aperçu de l'écosystème de refroidissement liquide dans les centres de données

 

 

V. Identification des entreprises bénéficiaires dans la chaîne d'approvisionnement en refroidissement liquide

1. Entreprises bénéficiaires : composants internes du serveur

La chaîne d'approvisionnement du refroidissement liquide peut être divisée en trois catégories principales : les composants de serveur internes, la construction de refroidissement liquide et les fournisseurs d'infrastructures de refroidissement liquide. Les composants internes comprennent des systèmes de plaques froides et des déconnexions rapides, qui sont essentiels pour améliorer les performances des puces IA haute puissance. Des entreprises comme Huawei et NVIDIA sont des acteurs clés dans ce secteur.

 

2. Construction de refroidissement liquide

La construction de refroidissement liquide englobe les fournisseurs de solutions complètes et les fabricants de serveurs. Les fournisseurs de chaîne complète, comme Vertiv, proposent des solutions complètes mais ne peuvent pas fournir directement les serveurs, ce qui nécessite une collaboration avec les fabricants de puces.

 

3. IDC Construction

Les fabricants d'IDC sont responsables de la construction de centres de données et du développement de solutions de refroidissement liquide adaptées aux besoins des clients. Ces fabricants intégreront de plus en plus de technologies de refroidissement liquide dans leurs conceptions pour optimiser les performances.

 

4. Fournisseurs d'infrastructures

Les fournisseurs d'infrastructure proposent des composants de refroidissement liquide spécifiques tels que les CDU et les LCM. À mesure que la demande pour ces technologies augmente, on s'attend à ce que le volume et le prix de ces produits augmentent, reflétant l'importance croissante du refroidissement liquide dans la conception des centres de données.

 

 

Conclusion

 

Le passage du refroidissement par air au refroidissement liquide dans les infrastructures d’IA n’est pas seulement une tendance mais une évolution essentielle motivée par la demande croissante en informatique. Avec la prolifération des grands modèles et la nécessité d’une gestion thermique efficace, les technologies de refroidissement liquide sont appelées à jouer un rôle central dans l’avenir des centres de données. Alors que des entreprises comme Vertiv améliorent leurs capacités grâce à des acquisitions et des partenariats stratégiques, le marché du refroidissement liquide est prêt à connaître une croissance significative. Cette transition contribuera à terme à des environnements informatiques plus efficaces, durables et hautes performances.