ตามธรรมเนียมแล้ว ศูนย์ข้อมูลที่ดำเนินการโดยผู้ให้บริการระบบคลาวด์ เช่น AWS, Azure และ Google Cloud ได้อาศัยการปรับอากาศและการระบายความร้อนด้วยของเหลวเพื่อป้องกันไม่ให้เซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์อื่นๆ มีความร้อนสูงเกินไป
อย่างไรก็ตาม วิธีการทำความเย็นเหล่านี้ไม่มีประสิทธิภาพ มีราคาแพง และใช้ทรัพยากรมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของสิ่งอำนวยความสะดวกที่ตั้งอยู่ในภูมิอากาศแบบเขตร้อน (เช่น ฮ่องกงหรือสิงคโปร์) ซึ่งถูกขังอยู่ในการต่อสู้กับสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสนใจมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาระบบใหม่ที่สามารถทำให้ศูนย์ข้อมูลเย็นลงได้อย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืนมากขึ้น ในขณะที่เทคนิคต่างๆ สองสามวิธีดูมีความหวัง เทคนิคหนึ่งมีความโดดเด่น: การแช่ของเหลวสองเฟส
ในระบบนี้ ชั้นวางเซิร์ฟเวอร์จะจมอยู่ใต้น้ำโดยสมบูรณ์ในแหล่งกักเก็บของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้า เมื่อวัสดุเริ่มสร้างความร้อนภายใต้ภาระ ของเหลวจะเริ่มเดือดและลอยขึ้นไปที่ด้านบนของถัง ในขั้นตอนที่สองของกระบวนการ คอยล์ควบแน่นจะทำให้แก๊สกลับสู่สถานะของเหลว ซึ่งตกกลับเข้าไปในห้องด้านล่าง และวงจรจะดำเนินต่อไป
ผู้นำด้านค่าใช้จ่ายในพื้นที่นี้คือบริษัทชื่อ LiquidStack ซึ่งมีถังจุ่มสำหรับแร็คขนาดต่างๆ แม้ว่าเทคโนโลยีจะยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็เริ่มสร้างความสนใจจากบริษัทไฮเปอร์สเกลเลอร์รายใหญ่ที่สุดของโลก
“การเปลี่ยนแปลงเป็นเรื่องยากเสมอในอุตสาหกรรมดาต้าเซ็นเตอร์ อุตสาหกรรมนี้ไม่ชอบความเสี่ยงและเปลี่ยนแปลงช้า” Joe Capes ซีอีโอของ LiquidStack กล่าวในการสนทนากับ TechRadar Pro “แต่ฉันคาดการณ์ว่าเราจะเห็นการปรับใช้คลาวด์ขนาดใหญ่ครั้งแรกโดยใช้การลดลงเพียงสองเฟสในช่วงสิบสองถัดไป เดือน. "
ตัวตนใหม่
LiquidStack ก่อตั้งขึ้นในปี 2012 และเริ่มต้นชีวิตด้วยเอกลักษณ์ที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง: Allied Control Ltd. ในขณะนั้น ความทะเยอทะยานคือการสร้างศูนย์ข้อมูลการขุด Bitcoin แห่งแรกในฮ่องกง เมื่อสกุลเงินดิจิทัลซื้อขายกันเพียง €13 ต่อหน่วย .
หลังจากที่ปฏิเสธวิธีการทำความเย็นที่มีอยู่ทั้งหมดด้วยเหตุผลด้านต้นทุน Allied Control ถูกบังคับให้พัฒนาเทคนิคของตนเองร่วมกับบริษัทที่ชื่อว่า 3M ซึ่งปัจจุบันผลิตของเหลวที่ใช้ในถังจุ่ม LiquidStack
กล่าวอีกนัยหนึ่ง การแช่ของเหลวเริ่มเป็นหนทางไปสู่จุดจบ ซึ่งเป็นประโยชน์ในการแสวงหาเป้าหมายที่แยกจากกัน แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีการทำความเย็นแบบใหม่ได้กลายเป็นจุดสนใจหลัก
ในขณะที่ Allied Control ยังคงเชื่อว่าอุตสาหกรรมการเข้ารหัสลับเป็นตลาดหลักที่สามารถระบุได้ บริษัทได้ตัดสินใจที่จะเปลี่ยนเมื่อปีที่แล้วเพื่อมุ่งเน้นไปที่การประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC) ศูนย์ข้อมูล และ Edge ในกระบวนการนี้ บริษัทได้เปลี่ยนชื่อเป็น LiquidStack
เมื่อถามถึงเหตุผลสำหรับชื่อและการเปลี่ยนแปลงความเป็นผู้นำ Capes อธิบายว่าทีมได้ระบุโอกาสที่เกิดขึ้นใหม่ซึ่งพวกเขาอยู่ในตำแหน่งที่ดีที่จะใช้ประโยชน์จากมัน
“เราต้องการทำสองสิ่ง: ใช้ประโยชน์จากแรงฉุดสุทธิที่การแช่ของเหลวได้รับในอุตสาหกรรมศูนย์ข้อมูลตั้งแต่ประมาณปี 2017 และแยกธุรกิจของเราออกจากราคา Bitcoin” เขากล่าว
“ฉันคิดว่ามันเป็นทางเลือกที่ฉลาดจริงๆ เพราะมันช่วยให้เรากระจายการแบ่งส่วนตลาดของเราไปสู่พื้นที่ที่มีการเติบโตสูง ในขณะที่ใช้โอกาสในการปรับใช้ตัวเองในสถานการณ์คริปโตบางสถานการณ์
กลยุทธ์นี้ดูเหมือนจะได้ผลดี บริษัทกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว และเพิ่งเพิ่ม Microsoft ลงในรายชื่อลูกค้า ความท้าทายต่อไปที่ LiquidStack เผชิญคือการนำการแช่ของเหลวแบบสองเฟสออกสู่ตลาดในขนาดใหญ่
ของเหลวที่สมบูรณ์แบบ
ส่วนผสมที่สำคัญที่สุดในสมการการทำความเย็นแบบแช่คือของไหลอิเล็กทริก สารประกอบเหล่านี้มีคุณสมบัติเฉพาะเจาะจงมาก ซึ่งหมายความว่าสามารถทำให้ฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์เย็นลงได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด แต่ไม่ก่อให้เกิดความเสียหาย
ปัจจุบัน LiquidStack ใช้ของเหลวที่เรียกว่า Novec 7000 สำหรับถังจุ่ม ซึ่งผลิตโดย 3M ของเหลวไม่เป็นพิษ ไม่นำไฟฟ้า และมีจุดเดือดต่ำเพียง 34 องศาฟาเรนไฮต์ (93 องศาเซลเซียส) ซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์การทำความเย็นแบบจุ่มสองขั้นตอน
ของเหลวอย่าง Novec 7000 นั้นไม่ติดไฟ ซึ่งแตกต่างจากการแช่แบบใช้น้ำมัน ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงน้อยกว่าที่ศูนย์ข้อมูลจะลุกไหม้ โดยจะส่งผลกระทบร้ายแรงต่อลูกค้าของผู้ให้บริการเว็บโฮสติ้ง, โลหะของ Bare Hosting, โฮสติ้งเซิร์ฟเวอร์ และโคโลเคชั่น .
“เดิมทีของเหลวเหล่านี้ออกแบบมาเพื่อทำความสะอาดส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์บนแผงวงจรพิมพ์และเซิร์ฟเวอร์ภายใน” Capes อธิบาย "และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะตัวทำละลายอ่อนในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์"
“เมื่อคุณนำเซิร์ฟเวอร์ออกจากของเหลวนั้น มันจะแห้งภายใน 30 วินาที นี่เป็นข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมในแง่ของความง่ายในการบำรุงรักษา
อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะเดียวกันที่ทำให้ตัวทำละลายที่เป็นเลิศของของไหลเหล่านี้สร้างความท้าทายในสภาพแวดล้อมของศูนย์ข้อมูลเช่นกัน อัตราการระเหยที่สูงทำให้สูญเสียของเหลวจำนวนมากได้ง่ายและรวดเร็ว
ด้วยเหตุผลนี้ ถัง LiquidStack จึงถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาในการใช้งาน (Capes กล่าวว่าไม่มีฝุ่นหรืออากาศเข้าไปได้) และได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สูญเสียของเหลวเพียงเล็กน้อยเมื่อมีการเคลื่อนย้ายวัสดุเข้าและออก
อย่างไรก็ตาม ของเหลวอิเล็กทริกรุ่นต่อไปเป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุด จากข้อมูลของ Capes บริษัทต่างๆ เช่น 3M, Chemours และบริษัทอื่นๆ กำลังจะพัฒนาของเหลวที่มีโอกาสทำให้เกิดภาวะโลกร้อน (GWP) ที่ใกล้ศูนย์
ด้วยการแทนที่สารทำความเย็นศูนย์ข้อมูลที่ทำลายโอโซน (เช่น R410A และ R407c) ด้วยของเหลวไดอิเล็กทริกที่เป็นศูนย์ GWP และแทนที่เทคนิคการทำความเย็นแบบจุ่มที่ใช้พลังงานสูง LiquidStack คาดว่าจะลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของอุตสาหกรรมศูนย์ข้อมูลได้อย่างมาก ของข้อมูล .
“เฉพาะในปีนี้ ศูนย์ข้อมูลจะใช้น้ำ 300 แสนล้านลิตรเพื่อปฏิเสธความร้อนจากภายนอก ความสามารถในการลดจำนวนนั้นลงเหลือศูนย์คือการเปลี่ยนแปลง” Capes กล่าว
“ความใฝ่ฝันของฉันคือการได้ไปถึงวันที่ไม่มีน้ำระเหยเพื่อปฏิเสธความร้อน เพียงอย่างเดียวก็สามารถสร้างประโยชน์มหาศาลให้กับโลกใบนี้ได้ "
การปรับปรุงประสิทธิภาพ
อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการทำให้สิ่งอำนวยความสะดวกในศูนย์ข้อมูลมีความยั่งยืนมากขึ้นไม่ได้หมายความว่าจะได้รับประโยชน์เพียงอย่างเดียวจากการแช่ในของเหลว การวิจัยใหม่จาก Microsoft แสดงให้เห็นว่าเทคนิคนี้มีศักยภาพในการปลดล็อกประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก
“ความสามารถในการคำนวณเพิ่มขึ้นเสมอเนื่องจากการปรับปรุงทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมการผลิตและบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์ การเติบโตของความสามารถในการคำนวณนี้มักจะมาพร้อมกับความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว” นักวิจัยอธิบาย
“เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยอากาศขั้นสูงจะช้าลงหลังจากการไหลของความร้อนในระดับหนึ่งและจะต้องใช้ฮีตซิงก์ขนาดใหญ่ขึ้นซึ่งส่งผลให้มีการไหลเวียนของอากาศจำนวนมากซึ่งอาจไม่เป็นที่ต้องการจากมุมมองของการดำเนินงานจากศูนย์ข้อมูล ดังนั้นการวิจัยเกี่ยวกับเทคนิคการจัดการระบายความร้อนขั้นสูงจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง "
ตามข้อมูลที่รวบรวมโดย Microsoft ซึ่งกำลังทดลองกับถังจุ่ม LiquidStack ที่โรงงาน Azure ชิปเซ็ตเซิร์ฟเวอร์บางตัวสามารถโอเวอร์คล็อกได้มากกว่า 20% ด้วยการจัดการระบายความร้อนที่เหนือกว่าที่พวกเขานำเสนอ
ความสามารถในการดำเนินการปริมาณงาน AI ที่ต้องการให้เสร็จเร็วขึ้นอย่างมากด้วยการทำความเย็นแบบแช่ อาจมีการแตกสาขาที่สำคัญสำหรับทุกอย่างตั้งแต่การเงินและร้านขายยาไปจนถึงการผลิตและอื่น ๆ เราอาจจะทำให้วัคซีนโควิดหมดเร็วขึ้นเป็นต้น
ตามที่ Capes อธิบาย การแช่ตัวยังเปิดโอกาสในบริบทของการออกแบบชั้นวางและเค้าโครงสิ่งอำนวยความสะดวก เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ฮีตซิงก์ขนาดใหญ่อีกต่อไป จึงสามารถบีบอัดเซิร์ฟเวอร์จำนวนมากขึ้นในพื้นที่ที่เล็กกว่าได้
ตามทฤษฎีแล้ว นี่หมายความว่าความหนาแน่นในการประมวลผลของสิ่งอำนวยความสะดวกของศูนย์ข้อมูลจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก โดยไม่จำเป็นต้องอัพเกรดโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์หรือขยายพื้นที่ทางกายภาพ
นอกจากนี้ยังมีสาขาที่สำคัญในแถบชานเมือง ซึ่งมีพื้นที่เพียงพอ แต่คาดว่าจะใช้คอมพิวเตอร์มากขึ้นเรื่อยๆ ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ความสามารถในการบีบอัดพลังการประมวลผลให้มากขึ้นเพื่อให้มีขนาดกะทัดรัดมากขึ้น สามารถเปิดใช้งานกรณีการใช้งานคอมพิวเตอร์ขั้นสูงใหม่ๆ ในสภาพแวดล้อมชานเมืองและแม้กระทั่งในเมือง ซึ่งช่วยลดเวลาแฝงให้ใกล้ศูนย์
Capes ยังกล่าวอีกว่าการระบายความร้อนด้วยการแช่ด้วยของเหลวอาจขยายไปสู่ภาคผู้บริโภคในระดับหนึ่ง ซึ่งอาจเป็นการปูทางสำหรับเครื่องเล่นเกมมอนสเตอร์รุ่นต่อไป
“โดยพื้นฐานแล้ว นี่เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นจริงๆ ฉันคิดว่าการเปลี่ยนแปลงเป็นเรื่องยาก แต่มันเป็นเรื่องจริงมาก และเราเห็นแรงฉุดอย่างมากในตลาด” Capes กล่าวเสริม
“เรากำลังเห็นยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาที่แท้จริงในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งมีแต่จะเร่งการแช่ในของเหลว "
//