Intel setzt auf Immersionskühlung, um die HPC-Effizienz und -Dichte zu verbessern


Intel und der Immersionskühlungsspezialist GRC haben sich zusammengetan, um die potenziellen Einsatzmöglichkeiten der Immersionskühlungstechnologie in High Performance Computing (HPC)-Umgebungen zu untersuchen. Das Register Berichte dass die beiden Unternehmen kürzlich a veröffentlicht haben gemeinsames Whitepaper Erforschung der tatsächlichen Vorteile für Rechenzentren bei der Einführung von Immersionskühlungstechnologien anstelle der viel allgegenwärtigeren Luftkühlung. Die Vorteile? Erhöhte Energieeffizienz, geringere Umweltbelastung und höhere Rechendichte: eine heilige Dreifaltigkeit unter jedem anderen Namen.

Rechenzentren weltweit verbrauchen bereits schätzungsweise 1,5 bis 2 % der weltweit verfügbaren Energie mit einer Rate von etwa 3400 TW/h. Nebenbei wird viel über die Umweltauswirkungen des Bitcoin-Minings gesprochen. Es verbraucht jedoch weniger als 0,12 % desselben weltweiten Kuchens – noch weniger jetzt, da die Miner in die Verbesserung der Mining-Effizienz investiert haben.

Der Stromverbrauch und die Umweltauswirkungen von HPC sind ein zentrales Argument für die Verbesserung der Energieeffizienz – zumal Prognosen zeigen, dass der Energieverbrauch von HPC im Laufe des nächsten Jahrzehnts auf 13 % ansteigen könnte. Es ist leicht zu erkennen, wie dies passieren könnte, wenn man die zunehmenden Vorstöße in Richtung Exascale-Supercomputing und die Entwicklung und Skalierung einer weiteren Rechenmethode – Quantencomputing – bedenkt.

Eine höhere Energieeffizienz bedeutet natürlich auch niedrigere Betriebskosten bei gleicher oder höherer Arbeitsleistung – und welcher HPC-Betreiber würde diese Möglichkeit nicht nutzen wollen?

Öl ins Feuer gießen ist, dass etwa 40 % des Energieverbrauchs von HPC nicht für die eigentliche Rechenleistung, sondern einfach für die Kühlung aufgewendet wird. 10 bis 15 % dieses Wertes stammen von den sich drehenden Lüftern in den verschiedenen Elementen, die einen Server ausmachen. Dies ist teilweise der Grund, warum HPC seit einem Jahrzehnt an einer Power Usage Effectiveness (PUE)-Wand von 1,6 festhält. Und mit zunehmender Transistor- und Chipdichte (man denke an AMDs MI 300 APUs und Nvidias Grace Superchips) rückt die Luftkühlung immer näher an ihre praktischen Grenzen. Es gibt nur so viel Wärme, die Lüfter abführen können.

Materialien aus dem Intel/GRC-Whitepaper

ICEraQ10 von GRC, eine der einsetzbaren Immersionskühllösungen des Unternehmens. (Bildnachweis: Intel/GRC)

Das Hinzufügen von Immersionskühlung reduziert die sich bewegenden (und damit störanfälligen) Lüfter und verbessert die Gesamttemperaturen des gesamten Systems. Unabhängig davon, wie gut das Luftströmungsdesign ist, wird es jedoch immer zweitrangige Stellen geben, an denen keine kühle Luft ankommt. Es wird geschätzt, dass die Luftkühlung nur 30 % der Wärmeleistung der Server aufnimmt und sich auf die dringendsten Hotspots konzentriert.

Der Wegfall der sich bewegenden Lüfter und das Leiten von Dielektrikum durch Kühlkörper tragen natürlich dazu bei, den Totraum zwischen den Komponenten zu reduzieren. Dies ermöglicht eine Erhöhung der Serverdichte, was auch zu niedrigeren Infrastrukturkosten führen könnte.

Natürlich ist nicht alles rosig im Land der Immersionskühlung: Deshalb ist die Technologie nicht so weit verbreitet, wie es scheint (oder vielleicht sollte). Moises Levy, Senior Principal Analyst für die physische Infrastruktur von Rechenzentren bei Omdia, warnte jedoch davor, dass Tauchkühlung speziellere Installations- und Wartungskosten verursacht. Es erfordert auch eine spezialisiertere Überwachung des Kühlmechanismus, einschließlich Wartung des Filtersystems, Software, die subtile Druckschwankungen erkennen kann, die auf ein Leck hinweisen könnten, und Überwachung der Qualität der dielektrischen (nicht elektrisch leitfähigen) Flüssigkeiten selbst.

Als zusätzlichen Bonus können Rechenzentren durch die Verwendung von Immersionskühlflüssigkeiten auch ihren Wasserverbrauch für die Stromerzeugung und Zusatzkühlung reduzieren – geschätzt auf 5,13 × 108 m3 im Jahr 2021.

Intel ist auf lange Sicht dabei, da diese jüngste Partnerschaft auf der Ankündigung des Unternehmens Anfang Mai aufbaut, 700 Millionen US-Dollar in ein neues, 18.580 Quadratmeter großes „Mega-Labor“ zu investieren, das der Qualifizierung, Erprobung und Demonstration seines Rechenzentrumsportfolios unter Verwendung einer Vielzahl dient der Kühltechnik. Neben der Investition in die Anlage gab das Unternehmen bekannt, dass seine Taiwan-Division ein offenes Referenzdesign für Immersionskühlsysteme für seine Chips entwickelt.

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