- יוזמת ARPA-E COOLERCHIPS שואפת להפחית את צריכת האנרגיה של קירור מרכזי נתונים ל-5% מעומס ה-IT, ומציגה חיסכון אנרגטי משמעותי.
- אב טיפוס שפותחו ב-15 חודשים הדגימו ביצועים מרשימים, והפחיתו את צריכת האנרגיה לקירור ב-90%, גם בתנאים קיצוניים.
- סטארטאפים חדשים כמו Novolinc, ThermalPixels ו-Chipadd צצו, לצד רכישות אסטרטגיות כמו רכישת Jetcool על ידי Flex, המקדמות את החדשנות קדימה.
- קונסורציום כמו Omnicool, הכולל את NVIDIA ו-Vertiv, מובילים עם מערכות קירור חדשניות בשני שלבים.
- היוזמה מקדמת שיטות קירור שונות, מבטיחה אמינות מערכת משופרת וממקמת את ארה"ב כמובילה בתשתיות מרכזי נתונים.
- מחשוב AI עתידי עשוי לשלב מודלים אלקטרוכימיים ומערכות מופעלות ב-DC לשימוש יעיל באנרגיה.
- קונספטים בני קיימא כוללים שימוש בחום שולי להפקת פחמן ומים, פוטנציאלית להפוך את מרכזי הנתונים לנטולי פחמן וחיוביים במים.
- מגוון מקורות אנרגיה, כולל אנרגיה סולארית, רוח ומיקרו-ריאקטורים גרעיניים, יתמכו בצרכי האנרגיה של AI ומרכזי נתונים.
חזון אמיץ מתגלה תחת חסות יוזמת ARPA-E COOLERCHIPS של מחלקת האנרגיה של ארה"ב, פרויקט שמטרתו לשנות את נוף האנרגיה של מרכזי הנתונים. בלב המהפכה הזו נמצאות טכנולוגיות קירור חדשות שנועדו להפחית את הוצאות האנרגיה לקירור ל-5% בלבד מעומס ה-IT של מרכז נתונים טיפוסי.
אב טיפוס מעוררים מהפכה
במהלך 15 חודשים בלבד, צוותי COOLERCHIPS פיתחו אב טיפוס שנבדקו על שרתים אמיתיים. מודלים אלה מציגים ביצועים מרהיבים, במיוחד בתנאים קיצוניים כמו אלה בחום המדברי הלוהט של פיניקס, אריזונה. שם, אב טיפוס מפעיל רמות שמעבר ל-120 קילוואט, מה שמצביע על הפחתת צריכת האנרגיה לקירור ב-90% בהשוואה לשיטות הנוכחיות. קפיצה מונומנטלית זו פירושה שכעת נשמרים 95% מהאנרגיה לכוח עיבוד ומחשוב.
סטארטאפים פורצי דרך ורכישות אסטרטגיות
היוזמה הזו לא רק הולידה טכנולוגיות חדשות אלא גם סטארטאפים חדשים. Novolinc, ThermalPixels ו-Chipadd צמחו מהתוכנית, כל אחד מהם דוחף את גבולות מה שאפשרי עם פתרונות קירור חדשניים. רכישת Jetcool על ידי Flex מדגישה את הכדאיות המסחרית של התוכנית, בעוד צוותים אחרים מאבטחים מימון משמעותי, שמניע את התעשייה קדימה עם מרץ בלתי נלאה. הדגמות משמעותיות על ידי קונסורציום כמו Omnicool, המורכב מגורמים תעשייתיים ענקיים כמו NVIDIA ו-Vertiv, חיזקו את מעמדם כשחקנים מרכזיים, מציגים מערכת קירור בשני שלבים שזכתה בפרסים.
מקדמים חדשנות ומנהיגות
המגוון של הפתרונות המופיעים מ-Coolerchips—כולל קירור בשלב אחד, קירור בשני שלבים, טבילה וקירור ישיר לשבב—הם יותר מאשר הישגים טכנולוגיים. הם מבשרים שינוי באמינות מערכת, הנדסת עיצוב וכלכלה, וממקמים את ארה"ב כמובילה בתשתיות מרכזי נתונים. האקוסיסטם המחודש הזה מציע ששבבים הם רק 1% מהנוף, כאשר ההזדמנות האמיתית טמונה בחומרה התומכת שדורשת חדשנות.
חזון לעתיד
הדרך קדימה במחשוב AI מציבה אתגרים מרתיעים. מערכות מסורתיות מורכבות עשויות כעת להעדיף מודל אלקטרוכימי, ליצור פתרון חזק, מופעל ב-DC, המוטמע קרוב לשבב, מה שעשוי להציע כוח אינסופי ללא תלות בממירי מתח מסורתיים.
ניצול חום שולי לעתיד בר קיימא
קונספט נוסף מרשים שנחקר בסמינר החדשנות האנרגטית של ARPA-E הוא הפוטנציאל למרכזי נתונים נטולי פחמן וחיוביים במים. על ידי העלאת טמפרטורות החום השולי ביעילות, מרכזי נתונים יכולים, תיאורטית, למחזר את האנרגיה הזו כדי להפיק פחמן ומים מהאטמוספירה. שינוי כזה יכול לראות את מרכזי הנתונים תורמים להפחתת פחמן ולא לפליטה.
פלטת אנרגיה מגוונת
בהסתכלות קדימה, הפעלת AI ומרכזי נתונים תדרוש ככל הנראה תפריט מגוון של מקורות אנרגיה—מאנרגיה סולארית ורוח ועד מיקרו-ריאקטורים גרעיניים מתקדמים ומקורות אנרגיה מסורתיים—אופטימיזציה לפי עלות וזמינות באזורים שונים.
המסקנה המרכזית
COOLERCHIPS הוא יותר מאשר פרויקט חדשנות; זו קפיצה נועזת לעבר שימוש באנרגיה בת קיימא בתשתיות המחשוב. על ידי קידום טכנולוגיות פורצות דרך ומקצוע חדשנות שבהן שבבים פועלים בצורה קרה, יעילה ובעלת השפעה סביבתית מופחתת, היוזמה לא רק קובעת אמות מידה טכנולוגיות אלא גם מסמנת דרך לעתיד דיגיטלי בר קיימא יותר.
מהפכת מרכזי הנתונים: פריצת הקירור המיועדת לשנות את תעשיית ה-AI
הבנת יוזמת COOLERCHIPS: מבט מעמיק
יוזמת ARPA-E COOLERCHIPS של מחלקת האנרגיה של ארה"ב היא פרויקט פורץ דרך שמטרתו לעצב מחדש את היעילות האנרגטית של מרכזי הנתונים באמצעות פתרונות קירור חדשניים. מכיוון שמרכזי הנתונים מהווים את עמוד השדרה של עידן הדיגיטל שלנו, אופטימיזציה של השימוש באנרגיה שלהם ובר קיימא היא קריטית. יוזמה זו לא רק מציגה מתודולוגיות קירור חדשות אלא גם משפרת את אמינות המערכת ואת הכדאיות הכלכלית במגזר שנמצא בהתפתחות מתמדת.
חדשנות וטכנולוגיות מרכזיות
1. מערכות קירור מתקדמות:
– קירור בשלב אחד מול קירור בשני שלבים:
אלה מתייחסים לשלבי החומר (נוזל או גז) דרכם נפלט חום. קירור בשני שלבים כולל לעיתים קרובות אידוי של נוזל לאדים כדי לפזר חום ביעילות.
– קירור ישיר לשבב וקירור בטבילה:
קירור ישיר לשבב מספק קירור ישירות למקור החום—שימושי במיוחד לסביבות מחשוב בעלות ביצועים גבוהים. טבילה כוללת את טבילת רכיבים בנוזל שאינו מוליך כדי להסיר חום באופן אחיד.
2. יעילות אנרגטית:
– אב טיפוס שפותחו במסגרת יוזמת COOLERCHIPS השיגו הפחתה של 90% בצרכי האנרגיה לקירור. זה מאפשר להפנות 95% מהאנרגיה לכוח עיבוד, ומשפר באופן משמעותי את היעילות החישובית.
3. חומרים ועיצוב חדשים:
– סטארטאפים חדשים כמו Novolinc, ThermalPixels ו-Chipadd פיתחו חומרים ועיצובים ייחודיים כחלק מהטכנולוגיות הקירור שלהם, הממחישים פוטנציאל בייצור והפצה בקנה מידה.
השפעת השוק ומגמות בתעשייה
– שותפויות ורכישות אסטרטגיות:
רכישת חברת טכנולוגיות הקירור Jetcool על ידי Flex מדגימה עניין מסחרי משמעותי וביטחון בטכנולוגיות המהפכניות הללו. מהלכים אלו עתידים להניע השקעות נוספות ביעילות מרכזי הנתונים.
– מרכזי נתונים ידידותיים לסביבה:
הפוטנציאל למרכזי נתונים נטולי פחמן וחיוביים במים מתיישב עם מאמצים גלובליים להקל על שינויי האקלים על ידי הפחתת טביעות פחמן. העלאת חום שולי לטמפרטורות גבוהות יותר לשימוש חוזר באנרגיה היא צעד לקראת קיימות.
מקרים אמיתיים ותועלות
– AI ומחשוב בעל ביצועים גבוהים:
מודלי AI דורשים כוח חישוב משמעותי, מה שהופך את היעילות בקירור לקריטית לביצועים ולהפחתת עלויות תפעול.
– פתרונות כוח מבוזרים:
הכנסת מיקרו-ריאקטורים או ארכיטקטורות מופעלות ב-DC, כפי שמוצע, יכולה לבזר את אספקת החשמל, להגדיל את האמינות ולהפחית עלויות עודפות הקשורות לתשתיות חשמל מסורתיות.
אתגרים ומגבלות
– מורכבות יישומית:
המעבר לטכנולוגיות קירור חדשות דורש שינויים משמעותיים בתשתית, מה שדורש הכשרה והשקעה במערכות חדשות.
– עלויות ראשוניות:
בעוד שחיסכון תפעולי הוא ברור, עלויות ההתקנה והמעבר הראשוניות עשויות להרתיע מאימוץ מיידי, במיוחד עבור מרכזי נתונים קטנים יותר.
תחזיות ופרספקטיבות עתידיות
– אימוץ גלובלי:
ככל שיותר שחקנים נכנסים לתחום, צפוי שהטכנולוגיות הללו יהפכו לזרם המרכזי, במיוחד באזורים שבהם רווחי יעילות אנרגטית מתורגמים לחיסכון כלכלי משמעותי.
– מדיניות ורגולציה:
חיזוק הרגולציות הסביבתיות עשוי להניע אימוץ מהיר של חדשנויות אלו, ולקדם שינוי רחב יותר בסטנדרטים של פעולת מרכזי הנתונים.
המלצות מעשיות
– העריך את התשתית הנוכחית:
הערך את מערכות הקירור הקיימות כדי לזהות הזדמנויות לשילוב עם טכנולוגיות COOLERCHIPS.
– חקור אפשרויות מימון:
נצל מענקים ממשלתיים או תמריצים המיועדים לאימוץ טכנולוגיות ירוקות.
– הישאר מעודכן:
למידה מתמשכת ושמירה על קשר עם מגמות בתעשייה תצייד טוב יותר ארגונים להתאים את עצמם כאשר הטכנולוגיות הללו הופכות לנגישות יותר.
קישורים קשורים
למידע נוסף על חדשנויות אנרגיה, חקור את אתר מחלקת האנרגיה.
על ידי ניצול שיטות הקירור החדשניות הללו, מרכזי הנתונים יכולים לקפוץ לעתיד שהוא גם טכנולוגית מתקדם וגם בר קיימא סביבתית, מהפכה כיצד אנרגיה משומשת ומנוצלת בעידן הדיגיטלי.
