I. تحول التبريد السائل من "اختياري" إلى "أساسي"

 

1. الارتفاع الكبير في الطلب على الطاقة الحاسوبية والوحدات الضوئية

في مشهد الذكاء الاصطناعي سريع التطور، وصل الطلب على القوة الحاسوبية إلى مستويات غير مسبوقة. وقد أدى ظهور النماذج الضخمة، مثل تلك المستخدمة في برنامج ChatGPT الخاص بشركة OpenAI، إلى خلق فجوة كبيرة في القدرة الحاسوبية اللازمة. تشير OpenAI إلى أن معدل نمو قوة الحوسبة النموذجية يفوق التقدم في أجهزة الذكاء الاصطناعي بعشرة أضعاف. مع توسع النماذج الكبيرة لتشمل تريليونات من المعلمات، أصبحت الحاجة إلى تحسين الأداء من شرائح تدريب الذكاء الاصطناعي أمرًا بالغ الأهمية، مما أدى إلى زيادة التوقعات لنقل البيانات بشكل أسرع.

 

هذا النمو المتسارع في نطاق الحوسبة جعل من الترابط داخل مراكز البيانات قضية مركزية. مع تقدم التدريب على الذكاء الاصطناعي، أصبحت القيود المفروضة على حوسبة البطاقة الواحدة/الخادم واضحة. لقد برز التوصيل البيني من شريحة إلى شريحة كأولوية، مما يستلزم وحدات بصرية فعالة وعالية السرعة لتسهيل التبادل السريع للبيانات. وبالتالي، يعد نشر الوحدات الضوئية عالية السرعة أمرًا ضروريًا لتعزيز كفاءة الاتصال البيني، خاصة مع قيام مراكز البيانات بتحديث بنيات الطاقة الحاسوبية الخاصة بها.

 

▲ الوحدات الضوئية تسهل نقل البيانات بسرعة عالية في مراكز البيانات

2. نقطة التحول للتبريد السائل

من المتوقع أن يصبح التبريد السائل العنصر الحاسم التالي في البنية التحتية للذكاء الاصطناعي، بالتوازي مع تطور الوحدات الضوئية. مع استمرار تقدم المنتجات الإلكترونية، أصبحت الحاجة إلى أنظمة تبريد فعالة لا يمكن إنكارها. تمامًا كما تحول مسار الوحدات الضوئية من الرفاهية إلى الضرورة، فإن تقنية التبريد السائل تحذو حذوها.

 

تاريخيًا، تطورت حلول التبريد من الأساليب السلبية مثل تبريد الهواء الطبيعي والمشتتات الحرارية إلى تقنيات أكثر تقدمًا، بما في ذلك تكييف الهواء وأخيرًا التبريد السائل. يعكس هذا التحول اتجاهًا أوسع في قطاع الإلكترونيات حيث تعد الإدارة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الأمثل وطول عمر المكونات.

 

3. لماذا أصبح التبريد السائل ضروريًا الآن

رقائق

إن تأثير درجة الحرارة البيئية على رقائق أشباه الموصلات أمر بالغ الأهمية. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى انخفاض كبير في أداء وعمر المكونات الإلكترونية. تؤدي البيئات الحرارية العالية إلى التمدد الحراري في المواد مثل المكثفات والمقاومات، مما قد يسبب أعطالًا ميكانيكية ويعوق التشغيل العادي. وفقًا لتقارير ANJIE، لا يمكن لتبريد الهواء التقليدي سوى إدارة تبديد الحرارة حتى 800 واط، وهو الحد الذي تم تجاوزه بواسطة العديد من منتجات NVIDIA.

 

مراكز البيانات

تدعم مراكز البيانات المبردة بالهواء عادةً كثافة تبلغ 8-10 كيلووات لكل خزانة. ومع ذلك، نظرًا لأنه من المتوقع أن تصل قوة الحوسبة العنقودية القائمة على الذكاء الاصطناعي إلى 20-50 كيلووات لكل خزانة بحلول عام 2025، فإن القيود المفروضة على تبريد الهواء أصبحت واضحة بشكل صارخ. تتطلب كثافة الطاقة المتزايدة طرق تبريد أكثر كفاءة، مما يجعل التبريد السائل هو البديل الأفضل.

 

▲ مركز بيانات الذكاء الاصطناعي عالي الكثافة يستخدم تقنيات التبريد السائل

 

 

ثانيا. سياسات التبريد السائل تحقن "المنشط" في السوق

 

يعمل PUE (فعالية استخدام الطاقة) كمقياس رئيسي لتقييم كفاءة استخدام الطاقة في مراكز البيانات. يشير انخفاض PUE إلى مركز بيانات أكثر مراعاة للبيئة وأكثر كفاءة، لأنه يعكس نسبة إجمالي الطاقة التي تستهلكها المنشأة إلى تلك التي تستهلكها أحمال تكنولوجيا المعلومات فقط. في مراكز البيانات النموذجية، تمثل معدات تكنولوجيا المعلومات حوالي 50% من استهلاك الطاقة، بينما تساهم أنظمة التبريد بحوالي 35%.

 

تميل تقنيات التبريد السائل إلى إظهار قيم PUE أقل بكثير مقارنة بتبريد الهواء التقليدي. على سبيل المثال، في حين يحافظ تبريد الهواء التقليدي على مستوى PUE يبلغ حوالي 1.3، يمكن لطرق التبريد السائل تقليل هذا إلى ما بين 1.05 و1.2، اعتمادًا على التكنولوجيا المحددة المستخدمة.

 

▲ مقارنة PUE بين تقنيات تبريد الهواء والتبريد السائل

 

 

ثالثا. النمو الاستراتيجي لشركة Vertiv من خلال التبريد السائل

 

خطت Vertiv خطوات كبيرة في تعزيز قدرات التبريد السائل من خلال استحواذها على CoolTera. تتخصص هذه الشركة التي يقع مقرها في المملكة المتحدة في البنية التحتية للتبريد السائل وقد تعاونت مع Vertiv لعدة سنوات في العديد من مشاريع مراكز البيانات والحوسبة الفائقة. ومن المتوقع أن يعزز هذا الاستحواذ مكانة Vertiv في سوق الإدارة الحرارية، مما يمكنها من تقديم حلول أكثر قوة مصممة خصيصًا لتلبية الاحتياجات المتطورة لمراكز البيانات.

 

 

رابعا. سلسلة القيمة الأساسية للتبريد السائل

1. فهم التبريد السائل

يشير التبريد السائل إلى الطرق المستخدمة للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثلى لأنظمة الكمبيوتر. ومن خلال الاستفادة من السعة الحرارية النوعية العالية للسوائل، تعمل هذه التقنية على نقل الحرارة الناتجة عن المكونات الداخلية بشكل فعال إلى البيئة الخارجية. يمكن تصنيف أنظمة التبريد السائلة إلى تقنيات تبريد مباشرة وغير مباشرة. يضمن التبريد غير المباشر، مثل أنظمة الألواح الباردة، عدم اتصال سائل التبريد بالمكونات الساخنة مباشرة، بينما تشمل طرق التبريد المباشرة التبريد بالغمر، حيث يتفاعل وسط التبريد مباشرة مع المكونات الساخنة.

 

2. النظام البيئي لصناعة التبريد السائل: أنظمة الألواح الباردة

تشتمل صناعة التبريد السائل على مكونات وأنظمة مختلفة، بما في ذلك:

• وحدات RCM (إمداد وإرجاع غاز التبريد):تقوم هذه الوحدات بإدارة توزيع وتجميع مادة التبريد داخل خزانات التبريد السائلة.
• وحدات توزيع التبريد (CDUs):تعمل وحدات CDU على تسهيل فصل المبردات التي تدخل مكونات اللوحة الباردة عن مياه التبريد على جانب المصدر البارد.
• LCMs (وحدات تداول السائل):تقوم هذه الوحدات بإدارة نقل وإرجاع المبردات في جميع أنحاء نظام التبريد.

 

يمكن أن تختلف المبردات المستخدمة، مع خيارات تشمل الماء منزوع الأيونات والمحاليل القائمة على الجليكول، وكلاهما يساهم في نقل الحرارة بشكل فعال.

 

▲ نظرة عامة على نظام التبريد السائل في مراكز البيانات

 

 

V. تحديد الشركات المستفيدة في سلسلة توريد التبريد السائل

1. الشركات المستفيدة: المكونات الداخلية للخادم

يمكن تقسيم سلسلة توريد التبريد السائل إلى ثلاث فئات أساسية: مكونات الخادم الداخلية، وبناء التبريد السائل، ومقدمي البنية التحتية للتبريد السائل. تشتمل المكونات الداخلية على أنظمة الألواح الباردة وقطع الاتصال السريعة، والتي تعتبر حيوية لتعزيز أداء رقائق الذكاء الاصطناعي عالية الطاقة. تعد شركات مثل Huawei وNVIDIA من اللاعبين الرئيسيين في هذا القطاع.

 

2. بناء التبريد السائل

يشمل بناء التبريد السائل موفري حلول السلسلة الكاملة ومصنعي الخوادم. يقدم موفرو السلسلة الكاملة، مثل Vertiv، حلولاً شاملة ولكن قد لا يقدمون الخوادم بشكل مباشر، مما يستلزم التعاون مع الشركات المصنعة للرقائق.

 

3. البناء IDC

يتحمل مصنعو IDC مسؤولية بناء مراكز البيانات وتطوير حلول التبريد السائل المصممة خصيصًا لتلبية احتياجات العملاء. ستقوم هذه الشركات المصنعة بشكل متزايد بدمج تقنيات التبريد السائل في تصميماتها لتحسين الأداء.

 

4. مقدمو البنية التحتية

يقدم موفرو البنية التحتية مكونات تبريد سائلة محددة مثل وحدات CDU وLCMs. ومع ارتفاع الطلب على هذه التقنيات، من المتوقع أن يزداد حجم وسعر هذه المنتجات، مما يعكس الأهمية المتزايدة للتبريد السائل في تصميم مراكز البيانات.

 

 

خاتمة

 

إن التحول من تبريد الهواء إلى التبريد السائل في البنى التحتية للذكاء الاصطناعي ليس مجرد اتجاه ولكنه تطور أساسي مدفوع بمتطلبات الحوسبة المتزايدة. ومع انتشار النماذج الكبيرة وضرورة الإدارة الحرارية الفعالة، من المقرر أن تلعب تقنيات التبريد السائل دورًا محوريًا في مستقبل مراكز البيانات. ومع قيام شركات مثل Vertiv بتعزيز قدراتها من خلال عمليات الاستحواذ والشراكات الإستراتيجية، فإن سوق التبريد السائل مهيأ لنمو كبير. سيساهم هذا التحول في نهاية المطاف في توفير بيئات حوسبة أكثر كفاءة واستدامة وعالية الأداء.