La refrigeración líquida para componentes electrónicos no es una tecnología nueva, se ha utilizado desde antes de 1887 para aislar y enfriar transformadores de alto voltaje. Uno de los primeros usos para equipos de computación de refrigeración líquida fue en la década de 1960, con las computadoras System 360 de IBM. En la década de 1980, la refrigeración líquida era popular entre las supercomputadoras y los mainframes, los primeros precursores de los centros de datos actuales en términos de densidad de computación, uso de energía y generación de calor. Ahora, en 2019, la refrigeración líquida se está convirtiendo, una vez más, en la solución de referencia para la refrigeración de centros de datos.

Entonces, ¿cómo y por qué las tecnologías de refrigeración han evolucionado del líquido al aire y nuevamente al líquido?

De vuelta en el baño

En los primeros días de la computación de mainframe, había pocas alternativas al enfriamiento por líquido. La densidad de calor del equipo no se podía manejar simplemente con enfriamiento por aire. Las capacidades superiores de transferencia de calor del líquido (más de 1.000 veces la capacidad de calor que el aire) proporcionaron a los fabricantes de mainframe una solución más fiable.

Todo eso cambió con la introducción de semiconductores complementarios de metal-óxido (CMOS). Esta tecnología redujo radicalmente el consumo de energía (y, por lo tanto, el calor generado) por los semiconductores utilizados para construir sistemas informáticos, y fue posible enfriar estos sistemas con aire, a un costo menor que la refrigeración líquida. En las últimas décadas, los sistemas de enfriamiento por aire se han vuelto más eficientes, ya que las nuevas tecnologías han acercado el sistema de enfriamiento a las cargas de calor, desde el perímetro de la sala con aire acondicionado de sala de computadoras (CRAC) y manejadores de aire de sala de computadoras (CRAH), en la fila de bastidores (enfriamiento en fila), hacia la parte posterior del bastidor (intercambiadores de calor de la puerta trasera). Sin embargo, al mismo tiempo, el calor generado por servidores cada vez más potentes continúa aumentando, aumentando y superando los límites de las capacidades de enfriamiento de aire.

Ahora, el péndulo está girando hacia atrás. Las nuevas aplicaciones como blockchain, inteligencia artificial (IA), aprendizaje automático y otras aplicaciones informáticas de alto rendimiento requieren sistemas más potentes. Y los sistemas más potentes significan más calor. Las soluciones de enfriamiento por aire que alguna vez fueron económicas son cada vez más complejas y costosas de construir y operar, ya que luchan por mantenerse al día con estas nuevas demandas. Al mismo tiempo, las soluciones de refrigeración líquida se han vuelto cada vez más rentables y, a menudo, ofrecen un retorno de la inversión más alto y un costo total de propiedad más bajo que sus contrapartes enfriadas por aire. Estos beneficios ya no se limitan solo a los centros de datos de alta densidad. De hecho, muchos de los beneficios económicos se obtienen con una densidad tan baja como 15 kw por rack.

Esta transición a la refrigeración líquida comenzó a principios de 2000.

- 2000: Fujitsu lanzó el mainframe GS8900 con un sistema de enfriamiento de agua híbrido.

- 2005: IBM lanzó un intercambiador de calor de puerta trasera para usar con sus servidores de hoja densa, la primera empresa importante en comenzar a usar refrigeración por agua para procesadores CMOS.

- 2008: IBM presentó la Power 575, una supercomputadora que utiliza un sistema de enfriamiento directo, con placas de cobre enfriadas por agua por encima de los microprocesadores. Es el primer sistema refrigerado por líquido para un mainframe desde el ES / 9000.

- 2009: CoolIT envía enfriamiento líquido de contacto directo (también conocido como líquido a chip); Green Revolution Cooling (ahora GRC) introdujo CarnoJet, con enfriamiento de inmersión en líquidos monofásico; Iceotope se lanza con tanques de inmersión en las cuchillas del procesador.

- 2012: La tecnología de inmersión de dos fases es utilizada por crypto-miners.

Estas ya no son soluciones de nicho. Los centros de datos ahora están adoptando ampliamente la refrigeración líquida. Una encuesta de 2018 Uptime Institute reveló que el 14 por ciento de los centros de datos actualmente utilizan algún tipo de refrigeración líquida para satisfacer sus necesidades de mayor eficiencia y menores costos operativos. La solución de refrigeración líquida adecuada para su organización depende de una variedad de factores, incluidas las densidades de rack, las limitaciones de espacio, los requisitos del centro de datos o la ubicación en el borde, si los sistemas informáticos están basados ​​en GPU y ASIC o en CPU, el ciclo de actualización del servidor y si el espacio es una modificación o una nueva construcción.

El enfriamiento del equipo es uno de los principales desafíos de la administración de cualquier entorno informático denso. Dado que las nuevas aplicaciones informáticas de alto rendimiento requieren incluso más potencia y generan más calor, están superando las capacidades de refrigeración por aire. La refrigeración líquida es una solución rentable que ofrece un mayor retorno de la inversión y un menor costo total de propiedad para casi todos los centros de datos. Si aún no ha investigado la refrigeración líquida para su centro de datos, ahora es el momento.

Por Peter Poulin, CEO de GRC