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Refroidissement par immersion et refroidissement liquide – L’avenir des centres de données IA

La croissance rapide des charges de travail liées à l’IA et au calcul haute performance (HPC) impose des exigences toujours plus élevées aux centres de données. Les applications telles que le deep learning, l’IA générative et les simulations complexes dans les domaines scientifiques et industriels nécessitent de plus en plus de puissance de calcul et génèrent ainsi une chaleur considérable.
C’est pourquoi le refroidissement par immersion et le refroidissement liquide sont de plus en plus utilisés comme méthodes de refroidissement efficaces et durables.

 

Pourquoi l’IA et le HPC ont besoin de nouvelles technologies de refroidissement

La complexité et la taille des modèles d’IA et de HPC augmentent rapidement. Cela entraîne une hausse des charges thermiques et fait du refroidissement un facteur déterminant pour les performances et la fiabilité de l’infrastructure.

  • Émission de chaleur élevée due à des calculs intensifs : les charges de travail de l’IA peuvent générer jusqu’à dix fois plus de chaleur que les serveurs traditionnels et nécessitent des solutions de refroidissement améliorées.
  • Consommation d’énergie croissante due à un matériel puissant : les modèles d’IA fonctionnent sur du matériel spécialisé tel que le DGX B200 de NVIDIA et les TPU de Google, qui peuvent générer jusqu’à 700 W de chaleur chacun.
  • Charges élevées et persistantes avec des pics intensifs : l’entraînement de l’IA et les simulations HPC nécessitent un calcul haute performance sur de longues périodes, avec des pics de charge soudains lors du traitement de grands ensembles de données.

Ces évolutions rendent le refroidissement par air moins efficace. Le refroidissement par immersion et le refroidissement liquide permettent une dissipation thermique plus efficace et garantissent que les modèles d’IA et les charges de travail HPC fonctionnent en permanence à des performances optimales.

 

Refroidissement par immersion : dissipation thermique optimale pour les charges de travail IA

Le refroidissement par immersion consiste à immerger complètement les serveurs dans un liquide non conducteur. Cette méthode dissipe la chaleur beaucoup plus efficacement que le refroidissement par air, maintient les températures stables et permet au matériel de fonctionner à pleine puissance pendant de longues périodes.
Avantages du refroidissement par immersion pour l’IA et le HPC

  • Densité de calcul plus élevée par rack : il est possible d’installer plus de matériel par mètre carré sans risque de surchauffe.
  • Performances optimales sans limitation : les puces IA restent dans la plage de température souhaitée et fonctionnent à pleine vitesse sans perte de performances due à la chaleur.
  • Refroidissement plus économe en énergie : la dissipation de la chaleur par un liquide est nettement plus efficace que par l’air, ce qui réduit la consommation d’énergie.
  • Adapté à la réutilisation de la chaleur perdue : la chaleur excédentaire peut être utilisée, par exemple, dans des systèmes de chauffage urbain, comme dans les projets de récupération de chaleur prévus par NorthC dans le cadre de sa stratégie de développement durable.

Refroidissement liquide : refroidissement direct pour le matériel IA et HPC

Avantages du refroidissement liquide pour l’IA et le HPC

  • Dissipation directe de la chaleur à la source : le refroidissement s’effectue directement au niveau des processeurs et des cartes graphiques, ce qui empêche la surchauffe et les pertes de performances (throttling).
  • Compatible avec l’infrastructure informatique existante : peut être intégré dans des environnements serveurs classiques sans adaptations majeures.
  • Mise en œuvre flexible : le refroidissement liquide peut être utilisé en combinaison avec le refroidissement par air ou le refroidissement par immersion.
  • Consommation d’énergie réduite : un refroidissement plus efficace réduit la consommation d’électricité et contribue à diminuer les coûts d’exploitation.

 

Quelle est la différence entre le refroidissement liquide et le refroidissement par immersion ?

Les deux technologies utilisent un liquide à la place de l’air pour dissiper la chaleur, mais elles diffèrent dans leur mise en œuvre et leur efficacité.

Refroidissement par immersion

  • Méthode de refroidissement : les serveurs sont entièrement immergés dans un liquide non conducteur, ce qui permet une dissipation directe et uniforme de la chaleur.
  • Intégration : nécessite une refonte de l’infrastructure.
  • Efficacité : dissipation thermique très efficace, en particulier dans les systèmes à deux phases où l’absorption et la dissipation de la chaleur sont quasi instantanées.
  • Maintenance : peut être plus complexe, car le matériel doit être retiré du liquide pour être inspecté ou réparé.

Refroidissement par liquide

  • Méthode de refroidissement : un liquide circule dans des tuyaux et des plaques de refroidissement et évacue la chaleur directement des composants tels que les processeurs et les cartes graphiques.
  • Intégration : peut être intégré dans les architectures de serveurs existantes avec des adaptations minimes.
  • Efficacité : plus efficace que le refroidissement par air, mais les performances dépendent de la qualité des pompes, du choix du liquide de refroidissement et de la conception de l’échangeur de chaleur.
  • Maintenance : nécessite des contrôles réguliers pour éviter les fuites et garantir l’efficacité.

L’avenir des centres de données IA durables et efficaces

Les charges de travail liées à l’IA et au HPC continuent de faire évoluer les exigences en matière de refroidissement dans les centres de données. Bien que le refroidissement par air reste courant, la densité de puissance croissante du matériel IA nécessite des solutions plus efficaces. Le refroidissement par immersion et le refroidissement liquide offrent de meilleures performances, des économies d’énergie et une infrastructure plus durable. Chez NorthC, nous préparons activement nos centres de données à ces évolutions. Notre centre de données Münchenstein (Bâle) 1, où nous proposons des solutions HPC et IA souveraines, en est un bon exemple. Grâce à une capacité évolutive et à des technologies de refroidissement avancées, nous offrons aux organisations l’espace et la flexibilité nécessaires à leur croissance.

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