В центрах обработки данных (ЦОД), которые строятся ударными темпами ради искусственного интеллекта и криптомайнинга, обязательно должны быть надёжные резервные источники питания. Классическое решение здесь – источник бесперебойного питания (ИБП) плюс дизель-генератор. Первый обеспечивает серверы энергией в течение нескольких минут, за которые должны запуститься и войти в рабочий режим мощные дизели. Резервуар с дизельным топливом обычно рассчитан на сутки-двое. Если блэкаут затянется, можно организовать подвоз дополнительного горючего. Несомненные преимущества схемы – применение стандартного оборудования, выпускаемого в промышленных масштабах, а потому недорогого.
Схема, хорошо зарекомендовавшая себя на практике, сегодня трещит по швам. Дело в том, что размеры ЦОДов доходят до таких уровней, что требуется использовать сотни ИБП (регулярно меняя батарейные блоки) и держать в резерве множество дизель-генераторов, закупка и содержание которых влетают в копеечку. Тем более, что эти генераторы работают не постоянно, а только во время блэкаутов. Представьте: генерирующее оборудование итак в дефиците, а тут у каждого ЦОДа будет простаивать целая дизельная электростанция!
Не секрет, что по пути к процессору энергия проходит множество этапов преобразования, каждый с потерями. Скажем, ЦОД питается от распределительной подстанции напряжением 10 кВ, которое преобразуется в постоянное напряжение 48 В на шинах питания серверных стоек. Дизель-генераторы в идеале должны выдавать не 10 кВ переменного, а 48 В постоянного тока. Увы, таких дизель-генераторов никто не выпускает. Мало того, что их топливный КПД ограничен величиной 40%, так ещё часть энергии потеряется на многоэтапном преобразовании напряжения с 10 кВ до 48 В. Считай, две из каждых трёх тонн дизельного топлива уйдут в потери.
Как решить проблему? На Инновационном саммите американского Агентства передовых энергетических исследований (ARPA-E) в 2025 году прозвучала интересная идея. Директор одной из программ ARPA-E господин Питер де Бок предложил совместить ИБП и резервные генераторы в одном ИБП с батареей, снабжённой баком для заливки электроактивного топлива (заряженного электролита). Тогда переход ЦОДа на резервное питание в блэкаут будет одноступенчатым, дизель-генераторы вообще не понадобятся, а число цистерн для доставки энергоносителя можно будет сократить втрое. Взгляните, что рассказал Питер де Бок.
Докладчик предложил электрохимическим способом вырабатывать сразу напряжение питания процессорного ядра – порядка 0,65 В. К сожалению, токи при этом получатся настолько большие, что станет проблематичной передача электроэнергии от ИБП к серверным стойкам и к каждому процессору в них. Электрохимические ячейки придётся размещать буквально в процессорах или рядом с ними и вместо проводов тянуть к микросхемам трубки для подачи электролита.
Индустрия ИТ держится на совместимости изделий от различных производителей и отлаженном массовом производстве. Именно эти факторы позволяют распределить огромные затраты на разработку новых технологий между потребителями, не разоряя последних. По нашему мнению, по экономическим соображениям трубки с электролитом между стойками не пройдут, а отдельный ИБП с баком для электролита всё же стоит реализовать. Возможно, оптимальный уровень напряжения на выходе ИБП окажется не 48 В, а где-то между 12 В и 36 В. А далее его нужно будет понижать до уровней, необходимых отдельным микросхемам. Тем более, что для питания памяти DDR5 требуется 1,1 В, да и стандартные напряжения 3,3 В, 5 В и 12 В, используемые в накопителях информации и различных вспомогательных схемах, никто не отменял.
Теги: чем в блэкаут запитать ЦОД, электроактивное топливо, концепция распределённых ИБП, оптимизация вычислителей для ИИ, интересная идея от ARPA-E.
______________________________
Спасибо за ваши комментарии и лайки. Нам важно, что вы нас читаете.