Центры обработки данных искусственного интеллекта изучают высокотемпературные сверхпроводники

Центры обработки данных для искусственного интеллекта переворачивают мир производство электроэнергии на его голове. Там не хватает мощности в сети, чтобы хотя бы приблизиться к тому, сколько энергии необходимо для построения числа. И традиционные передача и распространение Сети недостаточно эффективны, чтобы в полной мере использовать всю доступную мощность. По данным Управления энергетической информации США (EIA), ежегодные потери при передаче и распределении в среднем около 5 процентов. В некоторых других частях мира этот показатель намного выше. Следовательно, гиперскейлеры, такие как Амазонка веб-сервисы, Google Облако и Майкрософт Лазурный исследуют все возможности, чтобы получить больше власти и повысить эффективность.

Microsoft, например, превозносит потенциальные достоинства высокотемпературные сверхпроводники (ВТС) в качестве замены медной проводки. По мнению компании, HTS может улучшить энергоэффективность за счет снижения потерь при передаче, увеличения устойчивость электрических сетей и ограничение воздействия центры обработки данных на сообщества за счет сокращения пространства, необходимого для перемещения власти.

“Потому что сверхпроводники занимают меньше места для передачи большого количества энергии, они могут помочь нам создавать более чистые и компактные системы», — Аластер Спирс, генеральный менеджер глобальной инфраструктуры Microsoft. написал в блоге.

Медь — хороший проводник, но ток встречает сопротивление при движении по линии. Это приводит к выделению тепла, снижению эффективности и ограничению количества передаваемого тока. HTS в значительной степени устраняет этот фактор сопротивления, поскольку он изготовлен из сверхпроводящий материалы, охлажденные до криогенных температур. (Несмотря на название, высокотемпературные сверхпроводники по-прежнему полагаются на низкие температуры, хотя и значительно более высокие, чем те, которые требуются для традиционных сверхпроводников.)

Получаемые в результате кабели меньше и легче медной проводки, не снижают напряжение при передаче тока и не выделяют тепла. Это прекрасно соответствует потребностям центров обработки данных искусственного интеллекта, которые пытаются втиснуть огромные электрические нагрузки на крошечную площадь. Также потребуется меньше подстанций. По словам Спирса, сверхпроводящие линии электропередачи следующего поколения обеспечивают мощность, на порядок превышающую мощность традиционных линий при том же уровне напряжения.

Microsoft работает с партнерами над развитием этой технологии, включая инвестиции в размере 75 миллионов долларов США в Вирразработчик технологий сверхпроводящей энергетики. В проводниках Veir используется лента HTS, чаще всего изготовленная из класса материалов, известных как оксид редкоземельных металлов, бария и меди (REBCO). REBCO — это керамический сверхпроводящий слой, наносимый в виде тонкая пленка на металлической подложке, а затем превращается в прочный проводник, который можно собирать в силовые кабели.

«Ключевое отличие от меди или алюминия заключается в том, что при рабочей температуре сверхпроводящий слой проводит ток практически без электрического сопротивления, что обеспечивает очень высокую плотность тока при гораздо более компактном форм-факторе», — говорит Команда Хиделягенеральный директор и соучредитель Veir.

Охлаждение жидким азотом в центрах обработки данных

Руслан Нагимов, главный инженер инфраструктуры облачных операций и инноваций в Microsoft, стоит возле первого в мире прототипа стойки на базе HTS.Майкрософт

Кабели HTS по-прежнему работают при криогенных температурах, поэтому охлаждение должно быть интегрировано в конструкцию системы электропитания. Veir поддерживает низкую рабочую температуру с помощью системы жидкого азота с замкнутым контуром: азот циркулирует по длине кабеля, выходит на дальнем конце, повторно охлаждается, а затем возвращается обратно к началу.

«Жидкий азот — это широко распространенный, недорогой и безопасный материал, используемый в многочисленных важнейших коммерческих и промышленных приложениях в огромных масштабах», — говорит Хайдель. «Мы используем опыт и стандарты работы с жидким азотом, проверенные в других отраслях, для разработки стабильных решений для центров обработки данных, предназначенных для непрерывной работы, с мониторингом и контролем, которые соответствуют ожиданиям критически важной инфраструктуры, а не лабораторным условиям».

Охлаждение кабеля HTS может осуществляться как внутри центра обработки данных, так и снаружи. Компания Heidel отдает предпочтение последнему, поскольку это сводит к минимуму занимаемую площадь и сложность эксплуатации внутри помещений. В установку подаются линии жидкого азота для обслуживания сверхпроводников. Они доставляют электроэнергию туда, где она необходима, и система охлаждения управляется так же, как и другие подсистемы объекта.

Редкоземельные материалы, контуры охлаждения, криогенные температуры — все это значительно увеличивает затраты. Таким образом, HTS не заменит медь в подавляющем большинстве случаев. Хайдель говорит, что экономика наиболее убедительна там, где подача электроэнергии ограничена пространством, весом, падением напряжения и нагревом.

«В этих случаях ценность проявляется на уровне системы: меньшие занимаемые площади, уменьшенные резистивные потери и большая гибкость в маршрутизации мощности», — говорит Хайдель. «По мере масштабирования технологии затраты должны снижаться за счет увеличения объемов производства лент HTS и повышения производительности, а также за счет стандартизации окружающего системного оборудования, методов установки и сценариев эксплуатации, которые снижают сложность конструкции и риск развертывания».

Центры обработки данных искусственного интеллекта становятся идеальным испытательным полигоном для этого подхода. Гиперскейлеры готовы тратить деньги на разработку более эффективных систем. Они могут сбалансировать расходы на развитие с доходами, которые они могут получить, предоставляя услуги искусственного интеллекта в широком масштабе.

«Производство HTS стало более зрелым, особенно в области производства лент, что повышает стоимость и доступность поставок», — говорит Хусам Алиссадиректор по системным технологиям Microsoft. «В настоящее время мы сосредоточены на проверке и снижении рисков этой технологии вместе с нашими партнерами, уделяя особое внимание проектированию и интеграции систем».