La croissance explosive de l’intelligence artificielle (IA), en particulier des modèles de langage de grande taille et des réseaux neuronaux complexes, a poussé les densités de puissance des serveurs à des niveaux sans précédent. Atteint ses limites physiques face à des racks IA consommant 50 kW, 100 kW ou même plus. Alors que les serveurs d’IA continuent de repousser les limites de la puissance de calcul, générant des quantités massives de chaleur dans le processus,Refroidissement liquides’est imposée comme la solution de référence pour maintenir des performances et une fiabilité optimales.
Comment fonctionne le refroidissement liquide
Les systèmes de refroidissement liquide pour les serveurs d’IA fonctionnent selon le principe du transfert de chaleur. Un liquide de refroidissement, qui a une capacité thermique élevée, circule à travers des canaux ou des plaques froides à proximité des composants générateurs de chaleur. Le liquide de refroidissement absorbe la chaleur des composants, puis la transfère à un échangeur de chaleur, où la chaleur est dissipée dans l’environnement environnant. Il existe deux principaux types de systèmes de refroidissement liquide : direct et indirect.
Refroidissement liquide direct
Dans le refroidissement liquide direct, le liquide de refroidissement entre en contact direct avec les composants générant de la chaleur. L’une des formes les plus courantes de refroidissement liquide direct est le refroidissement par immersion. Dans cette méthode, l’ensemble du serveur d’IA ou des composants spécifiques sont immergés dans un liquide de refroidissement non conducteur. Le liquide de refroidissement absorbe la chaleur lorsqu’il entre en contact direct avec les surfaces chaudes, puis le liquide de refroidissement chauffé circule hors de l’enceinte vers un échangeur de chaleur pour le refroidissement. Une autre forme de refroidissement liquide direct est le refroidissement par pulvérisation, où le liquide de refroidissement est pulvérisé directement sur les composants générant de la chaleur. Il s’agit d’une méthode de refroidissement très efficace, car le liquide absorbe directement la chaleur de la source.
Refroidissement liquide indirect
Le refroidissement liquide indirect implique l’utilisation d’une plaque froide. Une plaque froide est une plaque métallique avec des canaux à travers lesquels le liquide de refroidissement peut s’écouler. La plaque froide est montée directement sur le composant générateur de chaleur, tel qu’un CPU ou un GPU. La chaleur est transférée du composant à la plaque froide par conduction, puis le liquide de refroidissement circulant à travers la plaque froide absorbe la chaleur et l’emporte. Le liquide de refroidissement passe ensuite à travers un échangeur de chaleur, où la chaleur est évacuée, et le liquide de refroidissement refroidi est recirculé vers la plaque froide.

Composants clés des systèmes de refroidissement liquide
Caloporteur
Le choix du liquide de refroidissement est crucial dans unSystème de refroidissement liquide. L’eau est un liquide de refroidissement couramment utilisé en raison de sa capacité thermique élevée et de ses excellentes propriétés de transfert de chaleur. Cependant, il est souvent mélangé à des additifs pour prévenir la corrosion et inhiber la croissance des bactéries. Dans les applications de refroidissement liquide direct, en particulier le refroidissement par immersion, des liquides de refroidissement non conducteurs tels que les liquides fluorés ou les huiles minérales sont utilisés pour éviter les courts-circuits électriques.
Pompes
Les pompes sont chargées de faire circuler le liquide de refroidissement dans le système. Ils doivent être fiables et capables de fournir un débit constant pour assurer un transfert de chaleur efficace. Les pompes centrifuges et les pompes à engrenages sont couramment utilisées dans les systèmes de refroidissement liquide pour les serveurs d’IA.
Échangeurs de chaleur
Les échangeurs de chaleur sont l’endroit où la chaleur du liquide de refroidissement est transférée à l’environnement environnant. Les échangeurs de chaleur air-liquide sont couramment utilisés, où le liquide de refroidissement chaud passe à travers une série d’ailettes, et l’air est soufflé sur les ailettes pour dissiper la chaleur. Dans certains cas, des échangeurs de chaleur eau-liquide sont utilisés, en particulier dans les centres de données où il existe une infrastructure d’eau glacée.
Plaques froides
Plaques froidessont un composant clé des systèmes de refroidissement liquide indirect. Ils sont conçus pour maximiser la surface de contact avec le composant générateur de chaleur, assurant ainsi un transfert de chaleur efficace. Les plaques froides sont généralement faites de matériaux à haute conductivité thermique, tels que le cuivre ou l’aluminium.
L’avenir est liquide (et hybride)

Alors que la complexité des modèles d’IA et la puissance matérielle continuent de grimper sans relâche, le refroidissement liquide passe du statut d’option à celui de nécessité pour des centres de données d’IA efficaces et durables. Nous assisterons à une adoption plus large des solutions D2C et d’immersion, adaptées à des charges de travail et à des densités spécifiques. Les approches hybrides, combinant le refroidissement liquide au niveau du rack/rangée avec un traitement optimisé de l’air pour la salle, seront également courantes. Les innovations en chimie des fluides, dans la conception des échangeurs de chaleur et l’intégration avec des sources d’énergie renouvelables augmenteront encore l’efficacité.

Conclusion
Refroidissement liquideest le catalyseur essentiel de la prochaine génération d’informatique d’IA. En surmontant les limites thermiques de l’air, il permet aux centres de données de déployer le matériel d’IA le plus puissant de manière efficace, durable et fiable. Bien que la mise en œuvre nécessite une planification et des investissements minutieux, les avantages en termes de performances, d’économies d’énergie et de densité font du refroidissement liquide la voie à suivre pour alimenter la révolution de l’IA. Le choix de la bonne solution (D2C ou immersion) dépend d’objectifs spécifiques de densité de puissance, de contraintes d’installation et d’objectifs de TCO.