Đám mây quá nhỏ và quá chậm! Mạng lưới máy chủ được kết nối với nhau trên toàn thế giới mà chúng tôi gọi là 'đám mây' hiện nay đã xử lý và lưu trữ lượng dữ liệu khổng lồ - hơn 100 tỷ terabyte vào năm 2023 theo một số ước tính. Nó chạy các ứng dụng và cung cấp nhiều loại nội dung, bao gồm video phát trực tuyến, thư trên web và phương tiện truyền thông xã hội.
Ngày mai, nó sẽ phải làm nhiều hơn thế nữa: từ hỗ trợ hàng triệu phương tiện tự hành đến xử lý các hoạt động y tế từ xa, cũng như cung cấp năng lượng cho các ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) vẫn đang được phát minh. Để làm như vậy, nó sẽ cần phải tăng khả năng xử lý và lưu trữ dữ liệu lên gấp nhiều lần và hoạt động với tốc độ cao hơn để tránh độ trễ (delay).
Điều này đang thúc đẩy sự bùng nổ trong việc xây dựng các trung tâm dữ liệu, các tòa nhà vật lý sẽ chứa tất cả các máy chủ mới đó. Theo công ty tư vấn P&S Intelligence, thị trường trung tâm dữ liệu toàn cầu trị giá hơn 260 tỷ USD vào năm 2022 và dự kiến sẽ tăng trưởng 11% mỗi năm để đạt 600 tỷ USD vào cuối thập kỷ này.
Vấn đề là các trung tâm dữ liệu tiêu thụ rất nhiều điện năng, không chỉ để chạy các máy chủ mà còn để làm mát chúng. Lên đến 30% mức tiêu thụ điện năng của một trung tâm dữ liệu lớn được sử dụng để làm mát. Cơ quan Năng lượng Quốc tế lưu ý rằng hiện tại, các trung tâm dữ liệu đã chịu trách nhiệm cho khoảng 0,6% lượng phát thải khí nhà kính toàn cầu và 1% lượng điện sử dụng.
Con số đó sẽ tăng theo cấp số nhân: mức tiêu thụ điện năng của một bộ xử lý hoặc chip tiêu chuẩn bên trong máy chủ là khoảng 75-200 watt, tương tự như một bóng đèn. Nhưng một trong những chip GPU của Nvidia cần thiết cho các ứng dụng AI, cần năng lượng gấp 5-10 lần và sẽ tạo ra lượng nhiệt gấp 5-10 lần. Điều này dự kiến sẽ thúc đẩy mức tiêu thụ năng lượng của một trung tâm dữ liệu siêu quy mô điển hình từ 30-40 MW hiện nay lên hơn 100 MW trong thời gian từ 3 đến 5 năm. Một số cơ sở có quy mô này và lớn hơn đang được xây dựng.
Hạ nhiệt
Do đó, việc giúp các trung tâm dữ liệu trở nên tiết kiệm năng lượng hơn và loại bỏ các yêu cầu về năng lượng dư thừa của chúng vừa là nhu cầu vừa là cơ hội đang tăng nhanh. Đó là một lĩnh vực mà Tập đoàn Mitsubishi Heavy Industries (MHI) hoàn toàn có thể nắm bắt được nhờ di sản lâu đời của chúng tôi không chỉ về thiết bị phát điện mà còn về công nghệ làm mát, cấu hình và vận hành hệ thống điều khiển cũng như chuyên môn về kỹ thuật và xây dựng mang lại tất cả những điều này. cùng nhau.
Bắt đầu với việc bảo tồn năng lượng, các phòng máy chủ ngày nay thường được làm mát bằng không khí thông qua thiết bị làm lạnh hoặc bộ xử lý không khí dựa trên cuộn dây, sử dụng nhiều điện. Việc lắp đặt các thiết bị làm lạnh ly tâm mới nhất có thể giảm bớt điều đó; nhưng sự cải tiến chỉ giới hạn ở khả năng truyền nhiệt của không khí và các chip AI mới chỉ đơn giản là chạy quá nóng để làm mát không khí có hiệu quả.
Do đó, các hệ thống làm mát thế hệ tiếp theo sẽ sử dụng chất làm mát bằng chất lỏng, chẳng hạn như dầu có công thức đặc biệt theo những cách cải tiến. Loại đầu tiên là làm mát chìm, trong đó một số máy chủ được hạ xuống theo đúng nghĩa đen vào một thùng chứa đầy chất làm mát – chúng tôi gọi nó là 'bồn tắm'. MHI đã phát triển giải pháp này và chúng tôi hiện đang thử nghiệm giải pháp này tại trung tâm dữ liệu thuộc sở hữu của KDDI, một trong những công ty viễn thông lớn của Nhật Bản, đạt được mức giảm 94% mức tiêu thụ năng lượng vào mùa xuân này.
Hạn chế của việc làm mát bằng ngâm là việc bảo trì và tắt máy chủ rất tốn thời gian và cồng kềnh vì chúng cần được nhấc ra khỏi thùng chứa, xả nước và làm sạch. Một giải pháp thay thế là làm mát trực tiếp đến chip, trong đó một ‘tấm lạnh’ kim loại được lắp đặt ngay phía trên bộ xử lý bên trong máy chủ và chất làm mát sau đó được dẫn qua tấm, hút nhiệt ra ngoài. Lượng nhiệt này không chỉ có thể được tái chế mà việc sử dụng dầu điện môi còn giảm thiểu nguy cơ rò rỉ chất làm lạnh và chỉ cần sửa đổi tối thiểu phòng máy chủ. Vào tháng 9, MHI đã ký thỏa thuận liên minh chiến lược với ZutaCore, một công ty khởi nghiệp tiên phong trong lĩnh vực làm mát trực tiếp trên chip. Liên minh này cho phép MHI bán công nghệ của mình dưới thương hiệu của chúng tôi như một phần trong các giải pháp toàn diện mà chúng tôi cung cấp cho khách hàng tại Trung tâm Dữ liệu.
Bật nguồn
Tùy thuộc vào tổ hợp máy chủ của mình, trung tâm dữ liệu có thể sử dụng một hoặc nhiều kỹ thuật làm mát này để giảm mức tiêu thụ năng lượng. Nhưng nó vẫn sẽ phải khử cacbon bất cứ lượng điện nào nó cần. Các trung tâm dữ liệu nhỏ hơn hoặc những trung tâm ở những địa điểm xa có thể xem xét hệ thống đồng phát điện như EBLOX của MHI kết hợp năng lượng tái tạo, bộ lưu trữ pin và máy phát điện khẩn cấp.
Các cơ sở cỡ trung bình có thể sử dụng động cơ khí mà trong tương lai sẽ chạy bằng hydro. Và các trung tâm dữ liệu siêu quy mô sẽ đủ lớn để có thể sử dụng tua-bin khí chuyên dụng, trong đó MHI, cùng nhiều hãng khác, có thể cung cấp các tua-bin có thể đồng đốt hydro ngày nay và sẽ sớm được cung cấp năng lượng 100% bằng nhiên liệu không carbon này.
Đạt được tính bền vững trong hệ thống làm mát và năng lượng, bước tiếp theo trong việc tối ưu hóa một trung tâm dữ liệu hiện đại là kết hợp phần mềm kiểm soát 'khoảng trắng' (Phòng Máy tính) với phần mềm kiểm soát 'không gian xám' (thiết bị nguồn và làm mát) thành một hệ thống điều khiển tích hợp. Vào tháng 7, MHI đã hợp tác với FNT của Đức để cung cấp loại hệ thống tích hợp này, đồng thời bổ sung kinh nghiệm của chúng tôi về công nghệ quản lý năng lượng cùng với kiến thức về cơ sở hạ tầng CNTT của họ.
Xây dựng một doanh nghiệp
Các sản phẩm tiên tiến và khả năng cung cấp giải pháp toàn diện cho tất cả các nhu cầu tiện ích của trung tâm dữ liệu rất hấp dẫn. Nhưng ngay cả khi đó, khách hàng vẫn muốn nhà cung cấp của họ có ‘khởi động ngay tại chỗ’ – một mạng lưới dịch vụ mạnh mẽ – vì thiết bị luôn phát sinh vấn đề. Tôi đã học được điều này trong thời gian tiếp thị hệ thống điện ở Hoa Kỳ và Vương quốc Anh cũng như phát triển các thỏa thuận dịch vụ dài hạn của MHI; và tôi tin rằng đó là một lý do tại sao chúng tôi đã đạt được vị trí dẫn đầu thị trường toàn cầu về tuabin khí.
Đây cũng là lý do đằng sau việc MHI mua lại Concentric, một công ty Hoa Kỳ cung cấp các giải pháp năng lượng cho trung tâm dữ liệu, tiện ích và xe nâng điện. Với gần 1.000 nhân viên trên 58 địa điểm, Concentric mang lại cho chúng tôi mạng lưới dịch vụ và bán hàng ngay lập tức trên toàn quốc mà theo thời gian có thể mở rộng ra quốc tế.
Việc kết hợp tất cả những phần này lại với nhau để xây dựng một doanh nghiệp mới là một thách thức và mặc dù có rất nhiều công nghệ nội bộ nhưng chúng tôi không thể làm được nếu không có sự trợ giúp của các đối tác bên ngoài mà tôi đã đề cập.
Trong khi đó, chúng tôi đang nghiên cứu một sáng kiến mới có tên là Trung tâm dữ liệu Edge: một bộ máy chủ hiệu suất cao (nhiệt độ cao) đặt trong một container 12 feet có thể được vận chuyển bằng xe tải đến bất kỳ địa điểm nào. Khi các trung tâm dữ liệu lớn hơn ngày càng tập trung vào việc xử lý và lưu trữ “Dữ liệu lớn”, các Edge DC này có thể dễ dàng mở rộng quy mô để xử lý các tác vụ xử lý nhanh tại chỗ và cuối cùng là phân cấp chính đám mây. Đây không phải là một ngành sẽ đứng yên.
