L’esplosione dei workload basati sull’intelligenza artificiale ha innescato una rivoluzione radicale all’interno dei data center: una trasformazione che parte dalla pressione termica esercitata da workload ad altissima densità e si estende all’intera architettura di raffreddamento. Ne parla Maurizio Frizziero, Director of Cooling Innovation & Strategy di Schneider Electric, che ben spiega come “il liquid cooling stia diventando la nuova normalità, spingendo l’intero ecosistema – dai produttori di server agli operatori ed utilizzatori – verso una logica di progettazione integrata e sostenibile”. In uno scenario certo però in cui “il data center del futuro – avverte Frizziero – sarà costruito su criteri di flessibilità, collaborazione tra gli attori di mercato e controllo end-to-end”. Entriamo nei dettagli.
Verso l’idea di data center AI-ready
“Il data center è in continua evoluzione, ma per indirizzare le criticità legate all’utilizzo dell’AI non serve reinventare la ruota. Non si tratta di questo”, prosegue Frizziero. Il punto di partenza è rappresentato dalla soglia dei 100 kilowatt per rack, un limite che, pur non essendo ancora utilizzato in modo continuativo, è già stato superato in alcune realtà all’avanguardia. In questa cornice, il termine “densificazione” – sebbene non particolarmente elegante nel lessico tecnico,restituisce con un’immagine chiara il fenomeno – “implica concentrare più potenza di calcolo e più calore in uno spazio fisico sempre più ridotto”. E questo salto tecnologico non può essere affrontato con le logiche tradizionali. “Se oggi un data center medio ha una densità di carico compresa tra i 10 e i 15 kilowatt per rack, l’evoluzione verso i 100-120 kilowatt rappresenta un cambio di scala”. La prospettiva va anche oltre: “Si parla già di rack capaci di gestire fino a 200, 300, e in alcuni scenari estremi, addirittura 500 kilowatt”. I tecnici addetti ai lavori azzardano perfino l’idea di rack da un megawatt. Per questo andiamo incontro ad “un’accelerazione che, per essere sostenibile, richiede una revisione completa del data center, a partire dal sistema di raffreddamento”.
Sistemi di raffreddamento, serve una visione a 360 gradi
“L’aria, che è stata per decadi la soluzione ideale per raffrescare un data center, oggi non rappresenta più via percorribile oltre una certa soglia”. In particolare, oltre i 30-50 kilowatt per rack, l’efficienza del raffreddamento ad aria diventa così bassa da risultare impraticabile anche da un punto di vista normativo, di compliance. Questo non significa che l’aria scomparirà del tutto: “sotto questa soglia, può ancora coesistere con altre soluzioni. Ma la direzione è segnata e la transizione principale è verso il liquid cooling” con i sistemi di raffreddamento ad aria non destinati a scomparire ma ad essere utilizzati nei contesti di raffreddamento più opportuni, non per i chip.
E il raffreddamento a liquido, come precisa Frizziero, non è una tecnologia inventata oggi. “Se uno guarda, da un punto di vista tecnologico, ai supercomputer o anche ai computer per specifici utilizzi sa bene che da anni si usano già le soluzioni di liquid cooling”. Settori come la diagnostica per immagini, con le risonanze magnetiche o le mammografie, impiegano da tempo queste tecnologie. “Ma – precisa Frizziero – il vero punto di svolta è che oggi questa tecnologia sta uscendo dal perimetro delle applicazioni di nicchia ed entrando nel cuore dell’architettura anche dei data center all-purpose”.
Questa evoluzione porta con sé una serie di conseguenze: “Da una visione prettamente ingegneristica si passa a un’implementazione massiva”. Se prima aziende super specializzate sviluppavano soluzioni customizzate per pochi clienti con esigenze molto specifiche, “oggi si assiste a un fenomeno di industrializzazione della tecnologia“. E il liquid cooling “deve essere pensato per ambienti in cui ogni rack potrebbe potenzialmente arrivare a un megawatt”. Una “scala”, quindi che richiede una revisione completa dell’ecosistema tecnologico. A partire dal componente oggi più diffuso: i sistemi di raffreddamento basati sulla single phase Cold Plate technology. Fino a poco tempo fa, ed in alcuni casi ancor oggi, questo componente veniva integrato separatamente rispetto al server ed installata da integratori specializzati. Oggi invece è integrato direttamente in fabbrica. “La vera differenza non è tanto nel design, quanto nel fatto che quindi è factory fitted”. Questo riduce drasticamente le variabili in gioco, migliorando l’affidabilità, semplificando l’integrazione e facilitando la gestione delle garanzie.
Il risultato è un cambiamento profondo di paradigma. “L’evoluzione che stiamo vivendo è quindi sì anche ingegneristica, certo, ma impatta tutto l’ecosistema”: dalla supply chain, alla distribuzione, fino all’integrazione dei sistemi.
Una delle conseguenze più tangibili è che oggi nei data center iniziano a comparire “condutture” dell’acqua anche all’interno del white space, portando acqua refrigerata a temperature elevate direttamente ai server. Questo implica nuove sfide, a partire dalla gestione dei possibili leakages, passando per la ridondanza idraulica, fino ad arrivare alla definizione delle responsabilità tra proprietari e operatori dell’infrastruttura.
Torna il tema: è fondamentale comprendere che il liquid cooling non elimina del tutto l’aria dal data center. Perché “il direct to chip raffredda il chip, ma non il resto del server. E in un rack, come nel data center, c’è molto altro: UPS, interruttori, schede grafiche”. La conseguenza è che anche in un data center liquid cooled, l’aria continua a giocare un ruolo importante. Frizziero lo chiarisce con un esempio: “Oggi un server viene raffreddato al 100% ad aria. Con il liquid cooling questa percentuale scende al 10-15%, ma se la densità termica sale, il volume assoluto di calore da dissipare può comunque essere superiore a quello attuale e l’aria resta in gioco”.
Significa pure che un design efficiente del white space deve essere integrato, capace di bilanciare aria e liquido in modo sinergico. La logica cambia anche per quanto riguarda le tecnologie di raffreddamento ad aria: si passa da sistemi a refrigerante o unità rooftop, a sistemi ad acqua refrigerata, più sicuri e sostenibili. “Meglio tenerli fuori dal white space”. Il risultato è una razionalizzazione delle tecnologie disponibili, dove il liquid cooling diventa un abilitatore anche per l’evoluzione delle soluzioni ad aria.
Liquid cooling, le tecnologie “in campo”
Il confronto tra le tecnologie di raffreddamento a liquido (direct to chip e immersion cooling) è inevitabile e importante. Il raffreddamento direct-to-chip utilizza una piastra fredda (il Cold Plate) con fluido refrigerante, tipicamente una miscela di acqua e glicole propilenico, in circolazione per raffreddare direttamente componenti specifici, mentre l’immersion cooling prevede l’immersione completa dei server in un fluido dielettrico. Entrambe offrono vantaggi come l’efficienza energetica e prestazioni migliorate, ma si applicano in contesti differenti e presentano compromessi diversi.
Per Frizziero la direzione è chiara: “Oggi il mercato è quasi esclusivamente direct to chip e lo sarà anche in futuro per diversi motivi”. Tra questi, “la minore densità dissipabile con l’immersion cooling, la necessità di ridisegnare completamente il layout del data center, le difficoltà di retrofitting negli impianti esistenti e la rigidità delle soluzioni immersive”. Perché di fatto “l’immersion cooling forza il cliente a prendere decisioni definitive in un momento in cui la flessibilità è la vera priorità”. E anche da un punto di vista pratico, le complessità aumentano: i server devono essere “spogliati” per essere immersi, mentre “con le tecnologie Cold Plate si ottiene un’architettura flessibile, ibrida, scalabile”. Il discorso si allarga ancora pensando all’evoluzione del two phase cooling: una tecnologia ancora in incubazione, che prevede la transizione di fase del fluido (evaporazione e condensazione) per dissipare il calore. “Potrebbe essere una soluzione promettente, ma comporta l’introduzione di refrigeranti all’interno del data center, con tutte le implicazioni normative, di sicurezza e di sostenibilità”.
Schneider Electric, il valore di una proposta “dinamica”
Siamo di fronte quindi a contesti così articolati, dove è necessario indirizzare esigenze specifiche – tenendo conto di “come sono oggi i data center e di come è necessario evolvano” – che è inevitabile quindi l’evoluzione anche del ruolo di aziende come Schneider Electric: “Non siamo solo fornitori di prodotti ma partner strategici”. Questo comporta anche collaborazioni a monte con i più importanti produttori di server, come Nvidia, per esempio – ma anche l’acquisizione di Motivair (per ampliare il proprio portafoglio di soluzioni di gestione termica avanzata) va proprio in questa direzione – per cui è indispensabile anticipare le esigenze della prossima generazione di infrastrutture IT. L’esempio è il reference design sviluppato insieme proprio ad Nvidia, che integra esigenze di potenza, cooling e distribuzione. Frizziero insiste sull’importanza della visione condivisa: “Oggi non è più possibile che ogni attore faccia per sé. Il data center è un ecosistema dove ogni scelta impatta sull’efficienza energetica, sull’affidabilità e sul business”.
Facile intuire le diverse implicazioni: un data center con PUE ottimizzato (Power Usage Effectiveness, ovvero l’efficienza nell’utilizzo dell’energia) consuma meno, costa meno, e permette di ospitare più workload. Ma non è solo una questione di sostenibilità ambientale: si tratta di una vera e propria leva economica. “Se si assorbe il 20% in meno di energia, è possibile mettere in gioco il 20% in più di potenza”, dettaglia Frizziero. E nel contesto europeo, dove l’energia costa il doppio rispetto agli Stati Uniti, la differenza è strategica.
La gestione del data center poi deve abbracciare un approccio del tutto dinamico: “Il data center è un organismo vivo, che evolve nel tempo. Le architetture meccaniche richiedono anni per essere implementate, mentre i server cambiano ogni 12-18 mesi”. Serve quindi un’infrastruttura flessibile, supportata da strumenti predittivi, ed in questa direzione “la proposta completa, end-to-end come quella rappresentata dalla piattaforma EcoStruxure fa la differenza”. EcoStruxure abilita anche la manutenzione predittiva e rappresenta l’anello di congiunzione tra progettazione e gestione operativa. “Permette di monitorare, controllare e ottimizzare ogni singolo componente, dal chiller alla rear door, dal cold-plate ai sistemi UPS”. Il tutto – appunto – in ottica end-to-end.
Frizziero conclude quindi con una riflessione che lega insieme tecnologia, economia e sviluppo sostenibile: “Ogni kilowatt risparmiato è potenza che possiamo usare altrove. E in particolare proprio in Europa dobbiamo progettare meglio per non perdere terreno nella partita dell’intelligenza artificiale”. Perché oggi, il data center non è più solo una macchina informatica: è il cuore pulsante della competitività industriale, tecnologica e strategica del continente… E per l’Italia.
Il tema del raffreddamento per i data center AI-ready e l’efficienza del data center è un capitolo in cui anche le nostre aziende, in particolare nel Nord-Est, si presentano con un offering di eccellenza da non sottovalutare e riconosciuto all’estero. Serve però fare il passo successivo ed abbracciare – proprio nella messa a terra dei progetti e nell’evoluzione dei data center già realizzati – le tecnologie secondo una prospettiva end-to-end a 360 gradi come quella di Schneider Electric. Appunto, “from grid to chip, from chip to chiller”.
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