Autor: Yulin Wang, analista tecnológico de IDTechEx
Según el informe financiero del segundo trimestre de Nvidia, los ingresos de su centro de datos en el segundo trimestre alcanzaron la cifra récord de 10.320 millones de dólares, un 141% más que el trimestre anterior y un 171% más que hace un año. Con la creciente demanda de servidores de alto rendimiento en los centros de datos, IDTechEx ha observado retos en la gestión térmica de los centros de datos y enormes oportunidades en este sector.
En 2022, Nvidia anunció su nuevo plan para reducir el consumo energético de los centros de datos, procesar cantidades masivas de datos o entrenar modelos de IA: tarjetas gráficas con refrigeración líquida. La compañía anunció su nueva versión de refrigeración líquida de su tarjeta de cálculo A100 en Computex e informó de que consume un 30% menos de energía que la versión refrigerada por aire. A principios de este año (2023), Nvidia recibió 5 millones de dólares del Departamento de Energía de EE.UU. para investigar métodos de refrigeración innovadores.
Con el aumento de la potencia de diseño térmico de los chips, la refrigeración por aire tradicional tiene dificultades para cumplir los requisitos de refrigeración. Aunque la refrigeración directa al chip (también conocida como refrigeración líquida directa (DLC)) ha sido ampliamente adoptada, la refrigeración D2C sólo puede refrigerar un número limitado de componentes principales, como chipsets y GPU, y no toda la placa. La refrigeración por inmersión, por el contrario, ofrece una refrigeración elevada y uniformemente distribuida, pero el proceso de sumergir los servidores en tanques puede ser engorroso y exigir una importante remodelación de los centros de datos existentes basados en bastidores.
Independientemente de la refrigeración D2C o la refrigeración por inmersión, el líquido refrigerante desempeña un papel fundamental. Dependiendo de si se produce un cambio de fase, la refrigeración líquida puede dividirse en monofásica y bifásica. Mientras que los refrigerantes bifásicos presentan un mayor rendimiento de refrigeración, son susceptibles a riesgos normativos como los PFAS. Por el contrario, el refrigerante monofásico utiliza la convección para evacuar el calor, mitigando así los riesgos normativos.
Los refrigerantes líquidos para centros de datos pueden clasificarse en fluidos a base de aceite y fluidos de ingeniería. Entre las principales empresas figuran Shell, Castrol, ExxonMobil, Fuchs, M&I Materials, Engineered Fluids, 3M, Chemours y Solvay.
Los precios de los líquidos refrigerantes pueden variar significativamente, y el coste puede oscilar entre unos 10 USD/kg y más de 100 USD/kg. A la hora de elegir el refrigerante adecuado, hay que tener en cuenta una serie de consideraciones. Una de ellas es la complejidad del mantenimiento. Los refrigerantes a base de aceite o hidrocarburos suelen tener impurezas, lo que puede provocar la corrosión de las placas de los servidores y las tuberías. Por el contrario, los fluidos de ingeniería suelen estar libres de este problema, ofreciendo una menor complejidad de mantenimiento a lo largo del tiempo. En cuanto a los costes iniciales, un tanque de refrigeración por inmersión puede costar unos 4.000 dólares, y el coste del líquido refrigerante por tanque puede rondar los 7.000 dólares por tanque:
- Tamaño de un tanque de inmersión: Vtank = 1,5m x 0,655m x 1,2m = 1,18m3 = 1180 litros
- Volumen de refrigerante = Vtank x 50% = 1180 litros x 50% = 590 litros
- Coste del refrigerante = 590 litros x 12 USD/litro ~= 7000 USD
A pesar de los costes iniciales relativamente altos, con el tiempo, el coste total de propiedad de la refrigeración por inmersión puede ser beneficioso gracias a la cantidad de energía que puede ahorrar. IDTechEx cree que para 2033, los ingresos anuales del hardware de refrigeración líquida para centros de datos superarán los 900 millones de dólares, lo que representa importantes oportunidades.
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