Solo un anno fa, la maggior parte delle previsioni del settore suggeriva che la densità di potenza dei data center avrebbe superato i 100kW per rack entro la fine del decennio. Lo scorso marzo, l’evento GTC di NVIDIA ha confermato queste previsioni presentando la nuova architettura AI di prossima generazione, progettata per supportare fino a 140kW per rack. Un cambiamento radicale che rappresenta un aumento di cinque volte rispetto all’ultima generazione di AI e dieci volte il consumo energetico dei rack CPU/GPU convenzionali.
Gestione termica nei data center: da sfida a priorità strategica
Questo aumento di potenza sta spingendo i data center a rivedere la gestione dei carichi termici. Con la rapida evoluzione dei requisiti di raffreddamento, cresce anche la necessità di sistemi compatti e ad alte prestazioni, in grado di gestire carichi estremi in spazi sempre più ridotti.
“Il raffreddamento a liquido non è più un’opzione avanzata, ma è diventato la norma”, dichiara Scott Green, Solutions Leader di 3D Systems. “Le architetture AI di nuova generazione stanno ridefinendo le priorità nella progettazione dei data center: la capacità di dissipare il calore in modo efficiente è ormai un fattore critico di successo”.
La complessità del raffreddamento è in continuo aumento
Non si tratta solo di gestire una maggiore potenza. Il passaggio ad architetture multi-die sta rendendo il raffreddamento a liquido diretto molto più complesso. Se un tempo bastava una singola piastra fredda, i sistemi di oggi devono gestire in modo efficiente più punti di contatto termico tra CPU, GPU e RAM sulla stessa scheda.
Questo crea nuove sfide nella progettazione dei sistemi. È necessario garantire prestazioni termiche uniformi nelle varie zone di raffreddamento, ottimizzando al contempo i percorsi del liquido refrigerante in spazi sempre più ristretti e semplificando i sistemi per ridurre i rischi, nonché accelerare la produzione e alleggerire la pressione sulla catena di fornitura.
Nel frattempo, i componenti infrastrutturali, come le unità di distribuzione del raffreddamento (CDU) e i refrigeratori sono chiamati a garantire una maggiore produttività, pur mantenendo, o addirittura riducendo, l’ingombro fisico. Ciò richiede progetti di scambiatori di calore più intelligenti, tubi di vapore più complessi, pompe più silenziose e potenti e una migliore integrazione generale.
La manifattura additiva fa un passo avanti
È in questo contesto che la produzione additiva di metallo dimostra il suo potenziale. Con quasi 20 anni di applicazioni nelle apparecchiature per semiconduttori, l’additive manufacturing è ben posizionata per affrontare le nuove sfide della progettazione termica che emergono nelle infrastrutture di intelligenza artificiale.
“Rispetto ai metodi di produzione tradizionali, la produzione additiva consente un’uniformità termica fino all’80% superiore, tempi significativamente più rapidi per raggiungere temperature operative stabili e una superficie di raffreddamento fino a 500 volte superiore, grazie a geometrie impossibili da ottenere con i metodi tradizionali”, spiega Green.
Nell’ambito emergente del “Capital Compute Equipment”, l’efficienza dei costi non è più l’unica priorità. L’attenzione si è spostata su durabilità, stabilità e prestazioni a lungo termine. L’additive manufacturing è sempre più considerato non come una possibilità futura, ma come uno strumento concreto, già in grado di garantire risultati reali al cuore dell’infrastruttura ad alte prestazioni.
“Attualmente collaboriamo con clienti che hanno incontrato grosse difficoltà nella gestione termica”, prosegue Green. “I tradizionali blocchi di raffreddamento a pin/alette non fornivano una superficie sufficiente per gestire in modo efficiente il carico termico. In casi come questi, che coinvolgono apparecchiature di calcolo altamente costose e specializzate, è necessario applicare un’ulteriore gestione del rischio. Perdite e guasti sono finanziariamente disastrosi”.
Il passaggio a soluzioni di raffreddamento progettate con la manifattura additiva può avere vantaggi misurabili, tra cui:
- Riduzione dell’assemblaggio, dei tempi e dei costi
- Riduzione del rischio di perdite grazie al consolidamento dei componenti e all’eliminazione dei possibili punti critici.
- Aumento fino al 500% della superficie di scambio termico, senza incrementare le dimensioni del blocco di raffreddamento, con significativi miglioramenti in termini di efficienza.
“Nei nostri casi d’uso attuali, siamo stati in grado di scalare la produzione di blocchi e collettori per raffreddamento a liquido ad alta efficienza fino a mezzo milione di pezzi all’anno su più numeri di pezzi, con ulteriori margini di crescita”, conclude Green.
Uno sguardo al futuro
L’infrastruttura alla base dell’intelligenza-artificiale sta evolvendo rapidamente e le prestazioni termiche sono un fattore determinante. Di fronte alla crescente esigenza di soluzioni di raffreddamento più intelligenti, la produzione additiva svolge un ruolo centrale nell’abilitare una nuova generazione di soluzioni affidabili, efficienti e scalabili.
