En 2022, Nvidia a annoncé son nouveau plan pour réduire la consommation d’énergie des centres de données, le traitement de quantités massives de données ou l’entraînement de modèles d’IA : les cartes graphiques à refroidissement liquide. L’entreprise a annoncé la nouvelle version refroidie par liquide de sa carte de calcul A100 lors du salon Computex et a indiqué qu’elle consommait 30 % d’énergie en moins que la version refroidie par air. Au début de cette année (2023), Nvidia a reçu 5 millions de dollars du ministère américain de l’énergie pour étudier des approches de refroidissement innovantes.

Avec l’augmentation de la puissance thermique des puces, le refroidissement par air traditionnel peine à répondre aux exigences de refroidissement. Bien que le refroidissement direct des puces (également connu sous le nom de refroidissement direct par liquide (DLC)) ait été largement adopté, le refroidissement D2C ne peut refroidir qu’un nombre limité de composants majeurs, tels que les jeux de puces et les GPU, plutôt que l’ensemble de la carte. Le refroidissement par immersion, au contraire, offre un refroidissement élevé et uniformément réparti, mais le processus d’immersion des serveurs dans des réservoirs peut être fastidieux et nécessiter un réaménagement important des centres de données existants basés sur des racks.

Qu’il s’agisse de refroidissement D2C ou de refroidissement par immersion, le liquide de refroidissement joue un rôle essentiel. En fonction du changement de phase, le refroidissement liquide peut être divisé en deux phases, l’une simple et l’autre double. Si le liquide de refroidissement à deux phases présente des performances de refroidissement plus élevées, il est susceptible de présenter des risques réglementaires tels que les PFAS. Au contraire, le liquide de refroidissement monophasé utilise la convection pour évacuer la chaleur, ce qui atténue les risques réglementaires.

Les liquides de refroidissement des centres de données peuvent être classés en fluides à base d’huile et en fluides techniques. Les principales entreprises sont Shell, Castrol, ExxonMobil, Fuchs, M&I Materials, Engineered Fluids, 3M, Chemours et Solvay.

Comparaison des liquides de refroidissement. Source : IDTechEx

Les prix des liquides de refroidissement peuvent varier de manière significative, allant d’environ 10 USD/kg à plus de 100 USD/kg. Lorsqu’il s’agit de choisir le bon liquide de refroidissement, il faut tenir compte d’un certain nombre de facteurs. L’un d’entre eux est la complexité de l’entretien. Les liquides de refroidissement à base d’huile ou d’hydrocarbures contiennent souvent des impuretés, ce qui entraîne une corrosion potentielle des cartes de serveur et de la tuyauterie. Au contraire, les fluides techniques sont généralement exempts de ce problème, ce qui permet de réduire la complexité de la maintenance au fil du temps. En ce qui concerne les coûts initiaux, un réservoir de refroidissement par immersion peut coûter environ 4 000 dollars, et le coût du liquide de refroidissement par réservoir peut s’élever à environ 7 000 dollars par réservoir :

Taille d’un réservoir d’immersion : Vtank = 1,5m x 0,655m x 1,2m = 1,18m3 = 1180 litres
Volume du liquide de refroidissement = Vtank x 50% = 1180 litres x 50% = 590 litres
Coût du liquide de refroidissement = 590 litres x 12 $US/litre = 7 000 $US

Malgré les coûts initiaux relativement élevés, au fil du temps, le coût total de possession du refroidissement par immersion peut être avantageux grâce à la quantité d’énergie qu’il permet d’économiser. IDTechEx estime que d’ici 2033, le chiffre d’affaires annuel du matériel de refroidissement liquide des centres de données dépassera 900 millions de dollars, ce qui représente des opportunités considérables.