Le passage au refroidissement liquide

Les centres de données jouent un rôle de plus en plus important dans le paysage mondial des infrastructures numériques. Les fournisseurs de services cloud (CSP) tels que Google, Microsoft, Amazon, Meta, Alibaba et Tencent investissent dans des installations hyperscale afin de répondre à la croissance des besoins en IA et en calcul.

Les puces d’IA modernes dissipent désormais chacune plus de 1 000 W de chaleur, portant la densité des baies de serveurs à 100 kW ou davantage. Les unités de traitement graphique (GPU) sont intégrées à une densité plus élevée que jamais, créant un défi thermique qui dépasse souvent les limites pratiques du refroidissement par air conventionnel. Pour y remédier, le secteur se tourne rapidement vers le refroidissement liquide. Dans cette transition, le refroidissement liquide direct monophasé (DLC) devient la norme pour le déploiement de serveurs à haute densité.

Par exemple, si un centre de données consomme au total 150 kW de puissance et que les équipements informatiques consomment 100 kW, le PUE serait :

PUE = 150 kW/100 kW = 1,5.

Un PUE idéal est de 1,0, ce qui signifie que chaque watt entrant dans le bâtiment est directement utilisé pour le calcul. Toute valeur supérieure à 1,0 représente des « surcoûts » liés à l’infrastructure, comme le refroidissement, l’éclairage et la distribution électrique. Par conséquent, un PUE de 1,5 signifie que pour chaque 1,0 kW utilisé par les serveurs, 0,5 kW supplémentaire est consacré aux systèmes de support. Comme les centres de données consomment énormément d’énergie, les CSP doivent obtenir une autorisation pour les construire. Les autorités ont mis en place des réglementations exigeant des PUE faibles. Dans un centre de données traditionnel refroidi par air, le refroidissement représente généralement 30 % à 40 % de la puissance totale de l’installation. Pour obtenir un PUE plus faible, les CSP se tournent vers le refroidissement liquide.

Refroidissement par air vs refroidissement liquide

Le refroidissement par air utilise des ventilateurs pour faire circuler l’air ambiant sur les composants. Comme l’air a une faible capacité thermique volumique, cette approche est moins efficace et conduit souvent à des valeurs de PUE comprises entre 1,4 et 1,6. À l’inverse, le refroidissement liquide utilise des fluides dont la capacité de transport de chaleur est près de 3 500 fois supérieure à celle de l’air. Le captage de la chaleur directement au niveau de la puce via des plaques froides élimine le besoin de ventilateurs gourmands en énergie et de systèmes de réfrigération à l’échelle de la salle. Cette amélioration de l’efficacité réduit considérablement les surcoûts de refroidissement, permet une forte densité de serveurs et fait chuter le PUE à une valeur de 1,2 ou moins, réduisant ainsi à la fois les coûts énergétiques et l’empreinte carbone. Si le refroidissement liquide améliore le PUE, il introduit aussi de nouveaux risques opérationnels et matériels qui nécessitent une surveillance robuste du liquide de refroidissement.