Por Julian Styles, Director de Desarrollo Comercial en EE.UU. en GaN Systems

Hoy en día, los centros de datos ejecutan cargas de trabajo con un uso intensivo de cómputo como nunca antes, lo que requiere un consumo de energía que aumenta rápidamente. De hecho, los centros de datos ahora representan aproximadamente entre uno y dos por ciento del consumo de energía global anual, y un centro de datos a hiperescala puede usar tanta energía como 80.000 hogares. Con la proliferación masiva de datos debido a tecnologías como IoT y la IA generativa, las presiones sobre los operadores de centros de datos no harán más que aumentar.

Recientemente hablé de este tema en Data Center World, centrándome en cómo los operadores de centros de datos pueden obtener ganancias masivas en costos, eficiencia y sostenibilidad reemplazando los semiconductores de potencia de silicio (el estándar de la industria durante más de 30 años) con tecnología de nitruro de galio (GaN). GaN, ahora habitual en varias aplicaciones de energía, es una tecnología vital que puede ayudar a los operadores de centros de datos a aumentar drásticamente las ganancias, reducir los gastos operativos y alcanzar objetivos de sostenibilidad.

Entonces, ¿por qué no todos los operadores de datos están recurriendo en masa al GaN?

La laguna jurídica del PUE: un punto ciego del centro de datos

Parte de la razón por la que los operadores no están adoptando GaN más rápidamente es la falta de conocimiento de la “laguna jurídica del PUE”, una deficiencia de la métrica de eficacia del uso de energía (PUE, por sus siglas en inglés) ampliamente utilizada. GaN puede tapar esta laguna.

La industria de los centros de datos utiliza la métrica PUE para medir la eficiencia energética de una instalación de centro de datos. Desarrollado originalmente por un consorcio llamado The Green Grid, el PUE se determina dividiendo la cantidad total de energía que ingresa a un centro de datos por la energía utilizada para hacer funcionar el equipo de TI dentro de él.

Monitorear y mejorar el PUE es un aspecto crucial de las operaciones del centro de datos. Por ejemplo, reducir el PUE es un indicador de reducir el consumo de energía y los costos asociados, y de contribuir a la sostenibilidad ambiental al minimizar las emisiones de carbono. Los operadores de centros de datos se esfuerzan continuamente por optimizar su infraestructura y emplear prácticas de eficiencia energética para lograr valores de PUE más bajos y al mismo tiempo mantener un rendimiento y una confiabilidad óptimos.

Sin embargo, el PUE, como todas las métricas, no es perfecto. Intenta medir la eficiencia con la que el centro de datos suministra energía a los servidores, pero omite un elemento crucial: la conversión de energía en el propio servidor. Por lo tanto, el cálculo del PUE no proporciona una visión integral de la eficiencia energética dentro de un centro de datos, lo que marca un "punto ciego" significativo para los operadores.

Para comprender el vacío legal, es importante reconocer que la energía llega al servidor en forma de CA, generalmente con un voltaje de alrededor de 240 V. Sin embargo, los semiconductores del servidor utilizan energía CC de bajo voltaje. Por lo tanto, como primer paso, el servidor debe convertir la energía de CA en energía de CC, lo que generalmente ocurre dentro de una unidad llamada CRPS o simplemente un convertidor de CA/CC. Este proceso de conversión desperdicia una cantidad significativa de energía. Sin embargo, la métrica PUE ignora la conversión CA/CC, y esto es lo que llamamos la laguna jurídica PUE.

Las implicaciones de la laguna jurídica son significativas. Debido a que el PUE no considera la eficiencia de conversión de CA/CC en el servidor, no hay ningún incentivo para hacer que los convertidores de CA/CC sean más eficientes. Muchos servidores todavía utilizan convertidores AC/DC que tienen una eficiencia del 90 por ciento o menos. Si bien esto puede parecer impresionante, considere que se pierde el 10 por ciento o más de toda la energía en un centro de datos. Esto no sólo aumenta significativamente los costes y las emisiones de CO2, sino que también genera calor residual adicional, lo que impone exigencias adicionales a los sistemas de refrigeración.

GaN puede impulsar reducciones de extremo a extremo en la pérdida de energía

Aquí es donde entra en juego el GaN. La última generación de convertidores CA/CC para servidores basados ​​en GaN tiene una eficiencia del 96 por ciento o mejor, lo que significa que más del 50 por ciento de la energía desperdiciada se puede utilizar de forma eficaz.

En toda la industria, esto podría traducirse en más de 37 mil millones de kilovatios-hora ahorrados cada año, ¡suficiente para operar 40 centros de datos a hiperescala!

GaN puede proporcionar una forma inmediatamente rentable de cerrar la laguna jurídica del PUE y ahorrar grandes cantidades de energía. Pero los beneficios del GaN en el centro de datos no terminan ahí.

Por ejemplo, hay otras etapas de conversión de energía dentro del servidor que pueden mejorarse con GaN. GaN puede generar una reducción de 4 veces en la pérdida de energía y un aumento de 2 veces en la densidad de potencia para la conversión CC/CC. Estas mejoras conducen a una reducción del desperdicio de energía, pero también permiten que una sola placa de servidor tenga mayor potencia de procesamiento.

GaN también ofrece ventajas clave en lo que respecta al sistema de alimentación ininterrumpida (UPS), un componente clave en los centros de datos que proporciona energía de respaldo durante los cortes. GaN puede mejorar sustancialmente la eficiencia de los sistemas UPS, reduciendo las pérdidas de energía en un 56 por ciento y entregando 2,3 veces más energía en el mismo espacio en comparación con los componentes tradicionales basados ​​en silicio. Esta eficiencia mejorada se traduce en un menor consumo de energía durante las operaciones normales y también permite sistemas UPS más compactos y rentables.

Sólo GaN puede impulsar simultáneamente la eficiencia y la densidad a los niveles que exige la próxima generación de TI.

El camino a seguir

Si bien los resultados impulsados ​​por GaN en el centro de datos son innegables, es esencial una mayor conciencia sobre las limitaciones actuales de la métrica PUE.

Para ser claros, a pesar de la naturaleza imperfecta de la métrica, PUE agrega un valor significativo y está claro que mejorar la eficiencia de un centro de datos puede marcar una diferencia dramática en la cantidad de energía utilizada en general.

Al tener en cuenta criterios adicionales que quedan fuera de la métrica PUE actual, como la eficiencia dentro del propio rack, los operadores de centros de datos estarán bien posicionados para el futuro.