Repensando 5 supuestos sobre la energía en los centros de datos

#1: La optimización de la energía no es específica de un dominio. Es un desafío a nivel de sistema.

La alimentación de las instalaciones y de los racks se han tratado durante mucho tiempo como dominios de ingeniería separados. Un equipo diseñaba subestaciones, aparamenta, sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) y equipos de distribución. Otro diseñaba configuraciones de alimentación de racks, fuentes de alimentación para servidores y soluciones de regulación de voltaje. Nuestro propio negocio tradicionalmente ha reflejado esta división, con áreas de enfoque separadas para potencia crítica (de la red a la instalación) y potencia integrada (soluciones a nivel de rack). Si bien estas categorías ayudan a simplificar un mercado complejo, también pueden ocultar la realidad de que el suministro de energía es de extremo a extremo.

No obstante, la mayoría de las empresas de este sector se especializan en energía crítica o en energía integrada, lo que exige a los operadores de centros de datos coordinar ambas áreas y garantizar que no haya problemas una vez que la energía de la red eléctrica llegue a las instalaciones. Esto era manejable cuando predominaban los cambios graduales y ninguno de los dominios estaba particularmente sobrecargado. Sin embargo, las plataformas GPU actuales consumen casi 20 veces más energía que las CPU hace tan solo unos años. Las decisiones tomadas a nivel de chip y rack afectan la distribución de las instalaciones, los sistemas de refrigeración, la calidad de la energía, los requisitos energéticos y mucho más, repercutiendo en toda la infraestructura eléctrica. En lugar de tratar la infraestructura de red, la distribución eléctrica y la energía integrada a nivel de rack como problemas de optimización independientes, los ingenieros deben evaluar toda la ruta de distribución de energía como un equipo multidisciplinario y colaborativo. Los límites son menos importantes que el rendimiento del sistema en su conjunto.

#2: La alimentación de mayor voltaje no es una tendencia. Es un imperativo físico.

Las arquitecturas tradicionales de 48 a 54 VCC están alcanzando sus límites prácticos a medida que las fábricas de IA a escala de gigavatios se expanden hacia la adopción de racks de más de 1 MW. Esto ha llevado a los operadores a explorar Arquitecturas de 800 VCC para resolver problemas que son difíciles y costosos de abordar a densidades de potencia extremas. No son inherentemente “mejores”, pero ofrecen beneficios distintivos adecuados para entornos centrados en GPU, entre los que se incluyen:

• Mayor potencia con una corriente mucho menor, lo que permite utilizar conductores y barras colectoras más pequeños, un cableado más ligero, un enrutamiento más sencillo y menores requisitos de conectores.
• Menos etapas de conversión de energía desde la red a través de convertidores en el punto de carga, lo que resulta en una mayor confiabilidad con menos equipos y mantenimiento.
• Menores pérdidas de distribución en toda la red eléctrica, lo que aumenta la eficiencia eléctrica, reduce el desperdicio de energía y disminuye las necesidades de refrigeración.
• Menor consumo de cobre, un ahorro de costes significativo cuando cada megavatio La capacidad instalada de los centros de datos requiere entre 27 y 33 toneladas métricas de cobre, y la escasez prevista de este metal amenaza tanto a los operadores como a las empresas de servicios públicos.
• Mejor aprovechamiento del espacio en el centro de datos, ya que la distribución de energía de mayor voltaje reduce el tamaño de los estantes, la congestión de cables, la superficie ocupada por la sala eléctrica y la altura de los racks.

• Alineación con la electrónica de potencia moderna, como los dispositivos de carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN), que hacen que las arquitecturas de 800 VCC sean más viables comercialmente gracias a frecuencias de conmutación más altas, componentes magnéticos más pequeños y un mejor rendimiento térmico.
• Integración más fluida con sistemas de energía renovable y almacenamiento de baterías, ya que las arquitecturas de 800 VCC reducen las conversiones CA/CC innecesarias para los sistemas de almacenamiento de energía de baterías (BESS), las unidades de respaldo de baterías (BBU) y los controles interactivos con la red.

#3: Su potencia y en refrigeración. No potencia más refrigeración.

El cambio a una infraestructura de 800 VCC ayudará a los operadores de centros de datos a escalar, pero la inmensa cantidad de calor que generan los racks de alta densidad pone la refrigeración en el mismo plano. refrigeración líquida, En concreto, los sistemas de refrigeración por aire CRAC/CRAH tradicionales están llegando a sus límites operativos, al igual que los sistemas de alimentación tradicionales. Los sistemas de refrigeración líquida están diseñados específicamente para entornos informáticos modernos. Tecnologías avanzadas Ofrecen una refrigeración directa y precisa al chip que puede soportar chips con un TDP superior a 3000 vatios y, en comparación con las placas de refrigeración de microcanales tradicionales, pueden lograr una resistencia térmica tres veces menor.

Como el IEA Notas: los sistemas de refrigeración representan aproximadamente entre el 7 y el 15 por ciento del consumo total de electricidad en centros de datos hiperescalables de alta eficiencia y más del 30 por ciento en instalaciones empresariales menos eficientes. La densidad de potencia, la densidad térmica y la eficiencia del sistema están estrechamente relacionadas y no pueden optimizarse de forma aislada. Deben evaluarse y diseñarse conjuntamente como sistemas integrados, no como soluciones independientes. La distribución de energía determina cuánta electricidad llega al rack. La refrigeración determina cuánta sale de él. La colaboración entre los equipos de energía debe extenderse a los equipos de refrigeración si la industria pretende gestionar y escalar la infraestructura para dar servicio a capacidades de computación cada vez más potentes. Trabajar juntos desde las primeras etapas del proceso de diseño les permite considerar todo el flujo de energía, no solo las partes con las que están más familiarizados.

#4: La construcción es lineal, pero existen maneras de acelerarla.

El alto costo de mantenimiento del capital, la posibilidad de retraso en la generación de ingresos y la amenaza de que las costosas GPU permanezcan inactivas hacen que los operadores de centros de datos busquen formas de optimizar y acelerar la construcción. Hay muchas variables fuera de su control, desde retrasos en la conexión a la red hasta escasez de mano de obra, pasando por el simple hecho de que algunas etapas de la construcción deben preceder a otras. Pero algunas decisiones están en sus manos. Elegir sistemas estandarizados, Sistemas de alimentación, refrigeración e informática para centros de datos modulares prefabricados (PMDC). es uno de ellos.

Las instalaciones que siguen el proceso tradicional de diseño, adquisición, construcción y puesta en marcha tardan aproximadamente entre 24 y 36 meses en completarse debido a la secuencialidad de las obras civiles, electromecánicas, acondicionamiento y la integración en obra. La incorporación de soluciones modulares acelera la implementación hasta un 30 %, al permitir que el trabajo en fábrica y en obra se realicen en paralelo. Dado que vienen precableadas y preprobadas en fábrica, las soluciones PMDC también reducen las pruebas y el cableado en obra hasta en un 70 %. Además, los diseños modulares estandarizados permiten a los ingenieros adquirir equipos eléctricos y mecánicos con largos plazos de entrega con suficiente antelación para mantener los cronogramas de construcción dentro del plazo previsto. Y cuando la tecnología evolucione, como inevitablemente sucederá, actualizar o reemplazar las soluciones modulares es más fácil y rentable que rehacer toda la infraestructura del centro de datos.

#5: La IA está poniendo a prueba cada eslabón de la cadena de suministro.

La cadena de suministro del sector se ajusta a las arquitecturas, ritmos de expansión y ritmos de construcción tradicionales de los centros de datos, pero la dinámica de estos centros ha cambiado radical y rápidamente. La distribución eléctrica, la electrónica de potencia, los sistemas de refrigeración, las instalaciones mecánicas, los sistemas de distribución eléctrica, la infraestructura de racks, los controles y los equipos informáticos han experimentado mejoras significativas. En algunos casos, se han rediseñado por completo. Los componentes que eran adecuados hace tan solo unos años resultan obsoletos en los entornos modernos, si es que aún están disponibles.

El impacto en las cadenas de suministro es significativo. McKinsey Cabe señalar que los proveedores evolucionaron en torno a una demanda predecible y constante, no a la construcción simultánea de docenas de enormes campus de IA por parte de hiperescaladores en todo el mundo. Es posible que haya que prescindir de proveedores de confianza en favor de empresas emergentes o competidores con componentes, equipos o tecnología más adecuados. Los nuevos dispositivos deben diseñarse, probarse y producirse a gran escala. La capacidad de fabricación entra en juego cuando la demanda se acelera. Factores limitantes como el acceso a las materias primas, los plazos de entrega y las incertidumbres geopolíticas hacen que la resiliencia sea fundamental para mantener los plazos de puesta en marcha dentro de límites aceptables.

La IA no solo está creando escasez en este sector, sino que también está aumentando la competencia en todas las industrias por los equipos de energía utilizados para la distribución de energía, la carga de vehículos eléctricos, la electrificación, los proyectos de energías renovables y la expansión industrial. Los desafíos que plantean la velocidad, la escala y la demanda requieren una nueva perspectiva. resiliencia de la cadena de suministro.

Pensamiento sistémico unificado para la era de la IA

La IA está haciendo que la integración de sistemas sea más valiosa que la optimización aislada. Cada conversión de energía introduce complejidad, cada interfaz genera compromisos de ingeniería y cada decisión de diseño influye en la eficiencia, la velocidad de implementación y la escalabilidad a largo plazo. Si bien el SAI de mayor rendimiento, la unidad de alimentación más eficiente o la mejor tecnología de refrigeración son sin duda dignas de mención, no sirven de nada si no funcionan en armonía dentro del entorno del centro de datos.

Desde nuestro portafolio hasta nuestro procesos de fabricación, Flex adopta una perspectiva sistémica que refleja la convergencia de la interconexión de servicios públicos, la infraestructura eléctrica crítica, la conversión de energía integrada, los sistemas modulares y las soluciones de refrigeración líquida. No las consideramos categorías de productos separadas, sino elementos interconectados de un único desafío de ingeniería: suministrar energía desde la red eléctrica al chip de la forma más eficiente, rentable y predecible posible.

A medida que la IA lleva la infraestructura de los centros de datos más allá de los límites tradicionales, la mayor oportunidad quizás no radique en adoptar una nueva arquitectura, sino en adoptar una nueva forma de pensar.