NVIDIA impulsiona adoção de refrigeração líquida para mais de 20% até 2025

 

A taxa de penetração de soluções de refrigeração líquida deverá aumentar significativamente, saltando de cerca de 10% em 2024 para mais de 20% em 2025. De acordo com a última pesquisa TrendForce, a plataforma Blackwell da NVIDIA deverá ser lançada no quarto trimestre, o que impulsionará o adoção de soluções de refrigeração líquida. A crescente consciência global do ESG, juntamente com os CSPs que aceleram a implantação de servidores de IA, está facilitando a mudança do resfriamento a ar para o resfriamento a líquido.

 

 

No mercado global de servidores de IA, a NVIDIA continua sendo o fornecedor dominante este ano. No segmento de servidores GPU AI, a NVIDIA detém a liderança com uma participação de mercado próxima de 90%, enquanto a AMD está atrás de cerca de 8%. A TrendForce observa que, embora as remessas Blackwell da NVIDIA sejam atualmente pequenas devido aos testes contínuos da cadeia de suprimentos, o alto consumo de energia da nova plataforma – particularmente a solução montada em rack GB200 – exige maior eficiência de refrigeração, provavelmente aumentando a adoção de refrigeração líquida. No entanto, a baixa taxa de refrigeração líquida do ecossistema de servidores existente apresenta desafios, pois os ODMs precisam navegar por uma curva de aprendizado para resolver eficazmente os problemas de vazamento e eficiência de refrigeração. A TrendForce prevê que, até 2025, mais de 80% das GPUs na plataforma Blackwell serão de última geração, levando as empresas de fornecimento de energia e refrigeração a competir no mercado de refrigeração líquida de IA, resultando em uma nova dinâmica da indústria.

 

 

I Google expande agressivamente soluções de refrigeração líquida

 

Nos últimos anos, as principais empresas de nuvem dos EUA, como Google, AWS e Microsoft, construíram rapidamente servidores de IA alimentados principalmente por GPUs NVIDIA e ASICs proprietários. TrendForce relata que o gabinete GB200 NVL72 da NVIDIA tem uma potência de design térmico (TDP) de aproximadamente 140 kW, necessitando de uma solução de refrigeração líquida, predominantemente líquido-ar (L2A). Outras arquiteturas, como servidores HGX e MGX Blackwell, usam principalmente resfriamento a ar devido à menor densidade.

 

Para empresas de nuvem que desenvolvem seus ASICs de IA, a TPU do Google adotou soluções de refrigeração a ar e a líquido, tornando-a líder em refrigeração líquida entre as empresas dos EUA. BOYD e Cooler Master são principais fornecedores de placas frias. A Alibaba da China é a mais agressiva na expansão de data centers refrigerados a líquido, enquanto outras empresas de nuvem continuam a favorecer o resfriamento a ar para seus ASICs de IA.

 

TrendForce indica que as empresas de nuvem especificarão os principais fornecedores de componentes para a solução de refrigeração líquida do gabinete GB200. Os principais fornecedores de placas frias incluem Qihong e Cooler Master, enquanto os manifolds vêm da Cooler Master e Shuanghong, e as unidades de distribuição de refrigerante (CDUs) são fornecidas pela Vertiv e Delta. A aquisição de componentes cruciais à prova de vazamentos, como desconexões rápidas (QDs), continua dominada por fabricantes estrangeiros como CPC, Parker Hannifin, Danfoss e Staubli.

 

▲ Fornecedores de componentes principais do servidor AI para soluções de refrigeração líquida

 

 

II Como lidar com o superaquecimento do chip AI? Explore três métodos de resfriamento de servidor

 

Antes de se aprofundar na competição de refrigeração, é essencial compreender os principais métodos de refrigeração, que podem ser categorizados em três tipos: refrigeração a ar, refrigeração líquida e refrigeração por imersão.

 

1. Resfriamento de ar: ainda muito demandado

O resfriamento a ar é o método de resfriamento mais amplamente utilizado em data centers e salas de servidores corporativos, semelhante ao fornecimento de ar frio aos servidores por meio de ventiladores, dissipadores de calor e tubos de calor. Para obter um desempenho de resfriamento ideal, é necessária tecnologia avançada de resfriamento de ar, como câmaras de vapor (3D VC) combinadas com tubos de calor e vários ventiladores. No entanto, embora o aumento do fluxo de ar e da velocidade melhorem a convecção de calor, o ruído e a vibração excessivos podem impactar negativamente o ambiente do servidor. De acordo com Wu Junying, vice-gerente geral, o resfriamento a ar ainda mantém uma demanda significativa do mercado, já que os chips H100 podem ser resfriados adequadamente com ar. No entanto, com o envio dos chips da série GB, o ritmo de adoção da refrigeração líquida irá acelerar.

 

2. Resfriamento líquido: o principal mercado perseguido por todos os fornecedores

O resfriamento líquido, também conhecido como resfriamento direto de líquido (DLC), pode ser dividido em líquido para ar e líquido para líquido.

Líquido para Ar: Este método usa tubos de resfriamento de água para retirar o calor dos chips, com a água aquecida sendo enviada para ventiladores na parte traseira do gabinete para dispersar o calor. O resfriamento líquido-ar é uma resposta aos limites físicos do resfriamento a ar nos data centers existentes, pois requer modificações mínimas na infraestrutura da sala de servidores – basta adicionar uma porta traseira com ventilador para melhorar o resfriamento. Atualmente, cerca de 60-70% dos data centers ainda empregam esse método de resfriamento. No entanto, embora a solução líquido-ar seja uma solução viável, não é a ideal; a parede do ventilador adicionada pode aumentar os níveis de ruído para 90-100 decibéis (equivalente a uma rua movimentada com cerca de 80 decibéis), dificultando o trabalho da equipe na sala por longos períodos.

 

Líquido para líquido: Este método envolve o fechamento de tubulações seladas cheias de refrigerante ao redor dos componentes geradores de calor do servidor. O calor é transferido através de folhas térmicas de cobre para o refrigerante, permitindo um ciclo de troca de líquidos quentes e frios. Ao contrário do líquido para ar, este método não requer paredes de ventiladores atrás dos gabinetes dos servidores, melhorando significativamente a utilização do espaço e reduzindo os níveis de ruído. O GB200 NB072 de última geração da NVIDIA usa resfriamento líquido para líquido.

 

3. Resfriamento por Imersão: O Santo Graal do Resfriamento do Futuro?

O resfriamento por imersão envolve a submersão de servidores inteiros em um líquido não condutor, semelhante a um banho quente, resfriando efetivamente não apenas os chips, mas também as CPUs, a memória e outros componentes eletrônicos dos servidores. No entanto, questões como as preocupações ambientais relacionadas com os líquidos de imersão, os efeitos a longo prazo nos componentes eletrónicos e a manutenção contínua apresentam desafios significativos. Os data centers que consideram soluções de imersão também devem avaliar a integridade estrutural dos pisos dos edifícios e a infraestrutura subjacente dos sistemas elétricos e de água. A implementação do resfriamento por imersão requer um amplo redesenho das instalações, resultando em custos substanciais.