De vloeibare koeling in datacenters: een revolutie in de technologie
Inleiding
Slechts een decennium geleden werd vloeibare koeling in datacenters beschouwd als een technologische curiositeit, gereserveerd voor supercomputers en nicheprojecten. Vandaag de dag is het echter het centrale onderwerp binnen de industrie. Wat ooit een verre toekomst leek, heeft zich in een razendsnel tempo gerealiseerd. Hiper-scalers, bedrijven in kunstmatige intelligentie en traditionele operators stellen zich niet langer de vraag of ze vloeibare koeling zullen aannemen, maar vielmehr hoe en wanneer.
De perfecte storm: meer vermogen, meer warmte
Jarenlang was luchtkoeling voldoende. Ventilatoren en luchtstromen dienden om de warmte van CPU’s en servers te dissiperen. Maar de opkomst van generatieve kunstmatige intelligentie heeft alles veranderd.
- Nieuwe GPU-accelerators zoals de NVIDIA Blackwell GB200 en de AMD MI300X verbruiken meer dan 1.000 watt per chip.
- Configuraties in datacenters voor AI vereisen nu 50, 75 en zelfs 100 kW per rack, terwijl vijf jaar geleden 10-15 kW als veel werd beschouwd.
- Zoals voorspeld door de Internationale Energie Agentschap, kunnen datacenters in 2028 tot 12% van de totale elektriciteit in de VS verbruiken, grotendeels als gevolg van AI.
Lucht voldoet simpelweg niet meer. De fysica is onverbiddelijk: de thermische geleidbaarheid van water is 3.500 keer hoger dan die van lucht. In een wereld waar high performance computing (HPC) en AI honderden kilowatts in compact ruimtes vereisen, is de overstap naar vloeibare koeling niet optioneel; hij is onvermijdelijk.
Van HPC naar mainstream: een versnelde sprong
Vloeibare koeling is niet nieuw. Supercomputers zoals de IBM Blue Gene/Q en MareNostrum in Barcelona maakten al meer dan een decennium gebruik van gedeeltelijke vloeibare oplossingen. Maar het radicale veranderingsproces vindt de afgelopen drie jaar plaats:
Hiper-densiteit gedreven door AI: Met clusters van 24.000 GPU’s of meer, zoals die van Meta, Microsoft of Google, kan de geproduceerde warmte niet langer alleen met lucht worden beheerd.
Industriële standaardisering: Het Open Compute Project (OCP), samen met fabrikanten zoals NVIDIA, Intel en AMD, heeft standaarden voor racks en connectors ontwikkeld die massale implementatie van vloeibare koeling mogelijk maken.
Aanpassing van bestaande infrastructuren: Operators zoals Equinix, Digital Realty en NTT investeren in het retrofitting van hun datacenters om liquid-to-chip– of rear-door heat exchangers in te voeren zonder complete herbouw.
Duurzaamheid en regelgeving: De EU en de VS hebben efficiency eisen ingevoerd, en vloeibare systemen verbruiken aanzienlijk minder water dan traditionele verdampingssystemen.
Typen vloeibare koeling
De industrie beweegt niet in één richting. Er zijn verschillende technologieën in ontwikkeling, elk met hun eigen voordelen en uitdagingen:
Liquid-to-chip (L2C): het meest wijdverspreide systeem, waarbij vloeistof direct naar CPU’s en GPU’s wordt geleid.
Rear Door Heat Exchanger (RDHx): uitwisselaars aan de achterkant van racks, ideaal voor snelle retrofits.
Volledige onderdompeling (Immersion Cooling): servers ondergedompeld in diëlektrische vloeistoffen, met de beste efficiëntie maar meer complexiteit bij de adoptie.
Spray Cooling en hybride oplossingen: opkomende technologieën die balanceren tussen kosten en dichtheid.
Grote spelers bereiden zich voor
Meta heeft aangekondigd dat zijn Catalina pods met NVIDIA GB200 vloeibare koeling met luchtondersteuning (AALC) in al zijn datacenters zullen implementeren.
Microsoft test sinds 2021 onderdompelkoeling in hun faciliteit in Quincy, Washington.
Equinix en Vantage Data Centers bouwen campussen die zijn voorbereid op racks van 250 kW met vloeibare koeling als standaard.
Huawei en Tencent in China rapporteren al meer dan 30% van hun AI-belasting met vloeibare koeling.
Tot slot
De conclusie is duidelijk: vloeibare koeling is geen experiment meer; het is de standaard voor AI en HPC.
Toekomstige uitdagingen en verwachtingen
Echter, de verandering brengt ook uitdagingen met zich mee:
Kostprijs van implementatie: Het aanpassen van bestaande datacenters vereist grote investeringen.
Gespecialiseerd onderhoud: Lekkages, corrosie en vloeistofverwerking vragen om nieuwe vaardigheden bij het personeel.
Hardware-compatibiliteit: Niet alle servers zijn geschikt voor vloeibare koeling; het ecosysteem is nog in ontwikkeling.
Risicoperceptie: Ondanks dat de technologie veilig is, zijn veel operators nog steeds voorzichtig met “water in de buurt van elektronica”.
De toekomst voor vloeibare koeling
Vloeibare koeling zal niet alleen standaard worden in AI en HPC, maar ook geleidelijk uitbreiden naar de cloud en traditionele bedrijven. Analisten voorspellen dat tegen 2030 meer dan 50% van de capaciteit van nieuwe hyperscale datacenters ontworpen zal zijn met vloeibare koeling als standaard.
Wat begon als een technologische curiositeit is inmiddels een industrieel imperatief geworden. Vloeibare koeling is voorbij de fase van “de toekomst”, het is nu de noodzakelijke huidige realiteit om de bloei van kunstmatige intelligentie en high-performance computing te ondersteunen.