Microsoft сравнил технологии охлаждения дата-центров

Компания Microsoft опубликовала отчет, в котором сравниваются четыре технологии охлаждения дата-центров:

• воздушное охлаждение,

• встроенное жидкостное охлаждение (cold plates) (a),

• однофазное иммерсионное охлаждение (b),

• двухфазное иммерсионное охлаждение (c).

Впервые в отчете количественно оценены затраты энергии и воды, а также выбросы парниковых газов на протяжении всего жизненного цикла дата-центров. Исследование учитывает не только эксплуатацию, но и производство виртуальных машин, чипов, серверов, систем охлаждения и другого оборудования — от добычи сырья до утилизации.

Ключевые выводы:

• Переход с воздушного охлаждения на встроенное жидкостное (cold plates) снижает выбросы парниковых газов и энергопотребление примерно на 15%, а водопотребление — на 30–50%.

• Все три жидкостные технологии (встроенное и два типа иммерсионного охлаждения) сокращают выбросы на 15–21%, энергопотребление — на 15–20%, а водопотребление — на 31–52% по сравнению с воздушным охлаждением.

Особенности технологий:

• Встроенное жидкостное охлаждение — это новая технология, которую Microsoft внедряет в своих дата-центрах. Считается, что это разновидность прямого охлаждения чипов: хладагент циркулирует по замкнутому контуру, поступая в плоские каналы, расположенные непосредственно на чипах серверных стоек.

• Двухфазное иммерсионное охлаждение обладает наибольшим потенциалом, но использует регулируемые на законодательном уровне вещества PFAS, что ограничивает его применение в ЕС и США.

Исследование и дальнейшие шаги:

Отчет, опубликованный в журнале Nature, охватывает охлаждение стандартных процессоров, но не специализированных чипов для ИИ. Microsoft продолжает исследования, чтобы оценить влияние ИИ-чипов и ожидает аналогичных улучшений от передовых методов охлаждения.

Открытые данные и применение:

Компания планирует использовать результаты для проектирования новых дата-центров и оптимизации облачных операций. Методология исследования доступна в публичном репозитории, чтобы другие компании могли провести собственную оценку жизненного цикла.

«Многие оценивают экологическое влияние дата-центра уже после его постройки. Мы предлагаем делать это на этапе проектирования и делимся инструментами с отраслью»,

— говорит Хусам Алисса, руководитель исследования.

Исследование также показало, что переход на 100% возобновляемую энергию сокращает выбросы на 85–90% независимо от технологии охлаждения.

Сложности оценки:

• Данные о сырье и углеродном следе часто недоступны. Microsoft разработала формулы для их приблизительного расчета.

• «Если данные о выбросах станут общедоступными, это ускорит оценку жизненного цикла», — отмечает Алисса.

Компромиссы и будущее:

Ни одна технология не лидирует по всем параметрам.

«Важно понимать контекст и последствия решений», — подчеркивает Тереза Ник, соавтор исследования.

Изображения: microsoft.com, nature.com