Avec l’essor de l’IA, la densité énergétique des centres de données a augmenté au point où le refroidissement liquide commence à être construit à grande échelle.

Tous les appareils électroniques génèrent de la chaleur, qui doit être évacuée pour éviter toute surchauffe de l'appareil. Pendant des décennies, l'utilisation du mouvement de l'air (refroidissement par air) a été l'approche dominante, le refroidissement liquide étant limité à la gestion de charges de travail informatiques particulièrement intensives, principalement dans le monde des supercalculateurs.

Avec l’essor de l’IA, la densité énergétique des centres de données a augmenté au point où le refroidissement liquide commence à être construit à grande échelle. Le refroidissement liquide monophasé domine actuellement, mais le refroidissement liquide biphasé et le refroidissement liquide par immersion deviennent également des options de plus en plus nombreuses.

Il s’agit d’un phénomène relativement nouveau, largement attribué à l’augmentation soudaine de la densité de puissance provoquée par l’informatique IA. « Dans les années 2000 ou 2010, les processeurs informatiques ne consommaient que quelques centaines de watts », note Bernie Malouin, fondateur et PDG de JetCool. "Jusqu'à ces dernières années, les niveaux de puissance globaux sont restés largement inchangés."

"Dans le passé, le refroidissement par eau était l'exception", a déclaré Marc Swinnen, directeur du marketing produit chez Synopsys. "C'était extrême. Mais maintenant, je suis surpris de voir à quel point c'est devenu la norme. Presque tous les systèmes hautes performances utilisent le refroidissement par eau."

Le refroidissement liquide se présente sous de nombreuses formes et il n’existe pas de solution unique. Les développeurs ne peuvent pas simplement prescrire un refroidissement liquide, ils doivent déterminer quel type de refroidissement est le meilleur. Cette décision a des implications significatives pour l’infrastructure des centres de données, et mélanger et assortir différentes méthodes de refroidissement n’est pas une option pratique.

"L'industrie du calcul intensif a été pionnière dans le refroidissement liquide, où l'on voit une plaque métallique placée au-dessus du processeur et, dans de nombreux cas, recouvrant également la mémoire si elle est quelque chose comme la HBM (mémoire à large bande passante)", a déclaré Steven Woo, chercheur et inventeur distingué chez Rambus. "Il est creux à l'intérieur et comporte des tubes en caoutchouc qui entrent et sortent. Il y a une entrée et une sortie et le liquide s'écoule dans une boucle continue. Maintenant, les gens préparent le terrain pour le refroidissement par immersion."

Toute solution de refroidissement doit être déterminée dès le début, lors des premières simulations de l'architecture, des performances et de la consommation électrique. « Vous devez examiner le niveau architectural dès le début pour déterminer les chiffres de consommation d'énergie, le flux thermique et les méthodes de refroidissement », a déclaré Satya Karimajji, ingénieur principal en ingénierie SoC chez Synopsys.

Pour être clair, même si la densité de puissance motive le passage au refroidissement liquide, il ne s’agit pas de réduire la consommation d’énergie. « Il s'agit davantage de transmettre plus de signaux dans la même empreinte plutôt que de réduire la consommation d'énergie dans le centre de données », a observé Rob Kruger, directeur de la gestion des produits chez Synopsys.

Problème de refroidissement par air

La plupart des centres de données et autres sites informatiques dépendent du refroidissement par air. L'air pénètre dans le bâtiment, est refroidi et soufflé sous les planchers surélevés, gardant ainsi l'intérieur frais. Le ventilateur fourni avec le serveur pousse l'air froid sur la puce, et l'air est chauffé et renvoyé dans l'atmosphère.

Ce processus implique du liquide dans le réfrigérant, mais c'est loin du lieu où se produit le refroidissement. Il s’agit également d’un système en boucle ouverte, apportant de l’air neuf et expulsant l’air chaud. Cette approche fonctionne dans une certaine mesure. Mais au-delà d'un certain niveau de chaleur, le ventilateur ne sera pas en mesure d'évacuer la chaleur assez rapidement sans augmenter la vitesse du ventilateur jusqu'à un niveau irréaliste, ce qui peut entraîner des niveaux de bruit dangereux et d...
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