Laskentatehon kysyntä kasvaa tällä hetkellä ennennäkemättömällä vauhdilla. Samalla kilpailu tekoälyinfrastruktuurista kiihtyy, sillä taustalla on valtava potentiaali uusien palveluiden, innovaatioiden ja liiketoiminnan arvonluonnille. Tämä kehitys näkyy erityisen selvästi datakeskuksissa, joissa tekoälykuormien vaatima sähkönsyöttö ja jäähdytys nostavat nykyiset infrastruktuuriratkaisut uudenlaisten haasteiden eteen.
Perinteiset palvelinsovellukset ovat tyypillisesti vaatineet noin 10 kW tehoa palvelinkaappia kohden. Tekoälykäyttöön suunnitellut räkit toimivat kuitenkin jo nyt jopa 140 kW:n tehotiheyksillä, ja lähivuosina odotetaan siirtymistä 300-600 kW:n tasolle. Joissakin käyttötapauksissa jopa yhden megawatin tehontarve räkkiä kohden on täysin realistinen.
Tämän mittaluokan tehotiheydet paljastavat perinteisen vaihtovirtaan (AC) nojaavan sähkönjakeluarkkitehtuurin rajoitteet. Jokainen muunnosvaihe vaihtovirrasta tasavirraksi (DC) ja toisinpäin aiheuttaa energiahäviöitä, jotka kasvavat merkittäviksi suurissa teholuokissa. Samalla perinteisen 400 V AC -jännitetaso tarkoittaa suuria virtoja, mikä lisää häviöitä niin kaapeloinneissa kuin muissakin sähköjakelun komponenteissa. AC-jakeluun nojaaminen vaatisi enemmän kuparia, synnyttäisi enemmän lämpöä, tarvittaisiin suurempi tila eri sähköjärjestelmän komponenteille, jotka yhdessä aiheuttaisivat korkeammat kokonaiskustannukset datakeskuksen sähkönjakelulle.
Pelkkä lisääntynyt laskentateho ei riitä
Kyse ei ole enää ainoastaan laskentakapasiteetin kasvattamisesta. Tekoälyn aikakausi edellyttää uudenlaista datakeskusarkkitehtuuria.
Koskaan aiemmin näin suurta määrää korkean suorituskyvyn GPU-prosessoreita ei ole tarvinnut sijoittaa ja käyttää yhdessä yhtä tiiviissä ympäristössä. Tekoälyklusterien kasvava prosessoritiheys haastaa erityisesti virranjakelun, jäähdytyksen ja palvelinympäristöjen fyysisen suunnittelun. Perinteiset ratkaisut eivät enää skaalaudu tehokkaasti tulevaisuuden kuormiin, mikä pakottaa toimialan etsimään uusia lähestymistapoja.
Tasavirta tekee paluuta datakeskuksiin
Yksi merkittävimmistä kehityssuunnista on tasavirran laajempi hyödyntäminen datakeskusympäristöissä. Ensimmäisessä vaiheessa tasavirta yleistyy palvelinrakenteiden sisällä, mutta pidemmällä aikavälillä sen käyttö voi laajentua koko sähköverkon ja palvelimen väliseen sähkönsyöttöketjuun.
Tasavirtapohjainen arkkitehtuuri vähentää muunnoshäviöitä, yksinkertaistaa sähköjakelua ja nopeuttaa käyttöönottoa erityisesti suurissa tekoälyinfrastruktuuriprojekteissa. Samalla se mahdollistaa tehokkaamman tilankäytön ja paremman energiatehokkuuden.
Käytettävä 800 V DC -tasavirtatekniikka ei ole uusi innovaatio sinänsä. Samaa teknologiaa hyödynnetään jo laajasti sähköajoneuvojen korkeajänniteakuissa ja suurteholatausjärjestelmissä. Nyt sen edut nähdään myös datakeskusympäristöissä, joissa tehotiheydet alkavat muistuttaa enemmän teollisia sähköjärjestelmiä kuin perinteisiä IT-asennuksia.
Tehoelektroniikka siirtyy sidecar-yksiköihin
Monet datakeskusoperaattorit tarkastelevat parhaillaan malleja, joissa tehoelektroniikka siirretään erillisiin sidecar-yksiköihin. Nämä yksiköt syöttävät esimerkiksi ±400 V DC:n tai 800 V DC:n jännitettä suoraan palvelinräkkeihin.
Vaikka tällainen sidecar-yksikkö on fyysisesti vain suuren vaatekaapin kokoinen, se voi tarjota infrastruktuurin jopa yhden megawatin teholle. Vertailun vuoksi tämä vastaa noin 20 000 perinteisen kannettavan tietokoneen yhtäaikaista virrankulutusta.
Hyödyt eivät rajoitu pelkästään suurempaan tehoon. Siirtyminen sidecar-yksiköihin perustuvaan natiiviin 800 V DC -arkkitehtuuriin voi vähentää kuparin tarvetta jopa 50 prosenttia. Samalla järjestelmätason energiatehokkuutta voidaan parantaa noin 6 prosenttia, kun huomioidaan pienemmät sähkönsiirron häviöt, vähäisempi jäähdytystarve sekä pienempi materiaalinkulutus.
Tulevaisuuden datakeskukset rakennetaan skaalautuviksi
Loppujen lopuksi haaste ei koske vain suurempaa tehoa, tehokkaampaa jäähdytystä tai parempaa energiatehokkuutta. Tekoälyn kehitysvauhti on niin nopea, että myös infrastruktuurin on pystyttävä uudistumaan samaa tahtia.
Rittal vastaa tähän haasteeseen tarjoamalla kokonaisvaltaisen lähestymistavan, joka yhdistää virranjakelun, jäähdytyksen, kaappijärjestelmät ja modulaarisen infrastruktuurisuunnittelun. OCP-standardien (Open Compute Project) pohjalta rakennettu modulaarinen alusta mahdollistaa skaalautuvat ja standardoidut datakeskusekosysteemit, jotka mukautuvat jatkuvasti kasvaviin tehotiheyksiin, uusiin prosessorisukupolviin ja kehittyviin sähkönjakeluarkkitehtuureihin.
Yhdistämällä avoimet standardit sekä maailmanlaajuisesti saatavilla olevat modulaariset rakennuspalikat Rittal auttaa datakeskusoperaattoreita nopeuttamaan käyttöönottoa, lyhentämään investointien takaisinmaksuaikaa ja valmistautumaan seuraavan sukupolven tekoälyratkaisujen vaatimuksiin.
Tekoälyn aikakaudella kilpailuetu ei enää synny pelkästään tehokkaammista prosessoreista, vaan myös siitä, kuinka nopeasti ja tehokkaasti niiden tarvitsema infrastruktuuri voidaan rakentaa, skaalata ja ottaa käyttöön.
Lisätiedot:
Perttu Suikkanen
Energy & Power Solution Sales Manager
Puhelin +358 50 499 1185
Sähköposti: suikkanen.p@rittal.fi