Accélérer la conception d'usines d'IA grâce à des modèles d'infrastructure éprouvés

Au niveau d’une salle informatique ou dans le cadre d’une optimisation à l’échelle d’un cluster, plutôt que comme un besoin immédiat pour l’ensemble du site. Si votre infrastructure actuelle fonctionne en courant alternatif, la question qui se pose à court terme n'est pas de savoir s'il faut tout remplacer, mais plutôt où installer le système de conversion en courant continu et à quelle distance du rack vous pouvez le placer. Le compromis concret consiste à choisir entre préserver la distribution CA en amont, ajouter des modules auxiliaires d'alimentation adjacents aux racks et réserver suffisamment d'espace physique et électrique pour prendre en charge de futures charges de 800 VCC. Les solutions de type « module auxiliaire » ou « rack » d'alimentations permettent aux opérateurs d'héberger des équipements fonctionnant en 800 VCC sans avoir à convertir l'ensemble du data center au courant continu, ce qui est important car l'adoption précoce du 800 VCC concernera des clusters d'IA spécifiques à haute densité, et non l'ensemble des charges électriques du bâtiment. Des expansions futures plus importantes pourraient justifier un support 800 VCC plus centralisé, mais cela devient plus difficile à réaliser

Le principal compromis à faire ici est celui entre flexibilité et isolation. Une chaîne d'alimentation partagée peut offrir aux opérateurs une plus grande marge de manœuvre les jours où la charge mécanique diminue (par exemple, lorsque les refroidisseurs fonctionnent à moindre régime et qu'une plus grande partie de la capacité disponible peut supporter la charge informatique). Une architecture séparée offre au domaine IT une frontière plus claire pour les évolutions futures, notamment les migrations vers une alimentation en 800 VDC. En revanche, elle complique la réaffectation de la puissance dédiée aux équipements mécaniques, cette capacité étant intégrée à une chaîne d’alimentation distincte. Avant de se prononcer en faveur de l'une ou l'autre de ces structures, les opérateurs doivent tester en conditions de charge maximale les modes d'exploitation saisonniers, les scénarios de maintenance, la charge des générateurs, les circuits d'alimentation des CDU, ainsi que la répartition prévue entre les équipements informatiques refroidis par air, par liquide et ceux qui seront à l'avenir alimentés en courant continu.

Pas nécessairement. Les onduleurs et les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) ont des fonctions différentes, et la possibilité pour un BESS de remplacer un onduleur dépend des exigences en matière de disponibilité et d'autonomie de la charge de travail d'IA. Pour les applications d'IA qui ne tolèrent aucune interruption, telles que les charges de travail d'inférence à haute disponibilité, un onduleur reste le premier niveau de protection, car il assure une alimentation de secours instantanée, garantit la qualité de l'énergie et offre une protection contre les perturbations de courte durée. Les BESS jouent un rôle complémentaire en permettant l'optimisation de l'énergie, la gestion des pics de demande, les services de réseau, l'intégration des énergies renouvelables et le stockage de l'énergie sur une plus longue durée. Dans de nombreux sites d'IA, le système de stockage d'énergie par batterie (BESS) renforce la stratégie énergétique globale, tandis que l'onduleur continue de protéger les charges critiques contre les coupures de courant. Avant de remplacer un onduleur par un BESS, les entreprises doivent évaluer avec soin la tolérance de la charge, les exigences en matière de résilience et les attentes en termes d'autonomie de secours.

Pour en savoir plus sur les cas d'utilisation des BESS, les considérations architecturales et les critères de mise en œuvre, consultez notre livre blanc « Comprendre les BESS : les systèmes de stockage d'énergie par batterie pour les data centers » .

Les recommandations de Schneider Electric concernant les data centers positionnent les BESS comme un outil au service de la résilience, du développement durable et de l'optimisation énergétique, plutôt que comme un substitut direct à la protection de l'alimentation critique.

Les modules préfabriqués ne se limitent pas aux groupes électrogènes, mais les opérateurs doivent déterminer quelles activités sur site ils souhaitent retirer du chemin critique. Les principaux éléments préfabriqués peuvent comprendre des appareillages moyenne tension, des e-houses, des chaînes d'alimentation basse tension, des modules d'alimentation (Power Skids), des modules informatiques, des racks intégrés, des groupes frigorifiques compacts avec pompes intégrées, ainsi que certains ensembles de tuyauterie ou de couloirs de service. La valeur ajoutée concrète réside dans la réduction des besoins de coordination sur site entre les entreprises d’électricité, les entreprises de génie climatique et mécanique, les responsables de chantier et les équipes de mise en service. Les Power Skids peuvent intégrer un onduleur, un appareillage de commutation, des batteries, un commutateur automatique de transfert (ATS) et un logiciel de gestion. Les configurations homologuées comprennent notamment des modèles de 1 250 kW à 480 V/60 Hz, ainsi que des modèles de 2 MW, 2,25 MW et 2,5 MW à 400 V.

Une façon utile d'envisager les conceptions de référence n'est pas de les opposer en termes de « standard contre du sur mesure », mais plutôt de les comparer à un « point de départ validé » et à une « conception partant de zéro. » Les conceptions de référence compatibles AI-ready peuvent raccourcir le cycle de planification en fournissant aux équipes de projet une base préconçue pour l'alimentation, le refroidissement, l'agencement informatique et l'intégration des systèmes de contrôle. Les conceptions de référence actuelles de Schneider Electric comprennent des clusters d'IA à refroidissement par liquide NVIDIA GB200 NVL72 de 7,392 MW, des conceptions NVIDIA GB300 NVL72 de 7,536 MW, des conceptions Vera Rubin NVL72 de 10 MW à 12,4 MW, des solutions d'IA préfabriquées de 1 MW à 12 racks, ainsi que la solution AMD Helios Rackscale équipée de GPU AMD Instinct™ MI455X. En contrepartie, les éléments modulaires peuvent être préfabriqués en grands blocs, tandis que l'architecture globale du site nécessite toujours une intégration entre les raccordements aux réseaux de services publics, les installations mécaniques, la distribution moyenne tension, la stratégie de déploiement informatique et le calendrier des travaux.

Vous pouvez utiliser la capacité redondante pour augmenter la puissance de calcul, mais les opérateurs doivent considérer cela comme un choix de mode de fonctionnement plutôt que comme de la capacité inutilisée. Les installations traditionnelles pouvant être entretenues en parallèle prévoient une marge de manœuvre électrique et mécanique suffisante pour permettre la mise hors service de certains systèmes à des fins de maintenance, tout en garantissant la continuité du service informatique. L'IA modifie la donne économique, car la capacité du réseau, la rapidité de déploiement et la demande en puissance de calcul rendent de plus en plus difficile de justifier le maintien de capacités redondantes inutilisées. Par exemple, une installation pouvant faire l'objet d'une maintenance en parallèle peut être capable de fonctionner au-delà de sa charge informatique engagée, mais cela mobilise des capacités initialement réservées pour garantir la résilience lors d'opérations de maintenance ou en cas de défaillance. La véritable question est de savoir si l'entreprise accorde plus d'importance à l'ajout de jetons supplémentaires par installation qu'à la stratégie de redondance initiale. Avant de réduire les marges, définissez clairement l'état de fonctionnement : mode normal redondant, mode haut débit, mode maintenance et mode de réponse aux pannes.

La conception doit être guidée par les charges de travail une fois que l’exploitant a déterminé si le site prendra en charge la colocation généraliste, des clients néocloud à haute densité, des clusters d’entraînement IA, des plateformes d’inférence ou une combinaison de ces différents modèles. Un centre de colocation classique peut avoir besoin de conserver une certaine souplesse en matière d'alimentation et de refroidissement jusqu'à ce que les besoins des locataires soient clairement définis. Une infrastructure cloud dédiée à l'IA ou une usine d’IA monofonctionnelle peut être conçue en s'appuyant directement sur une feuille de route connue pour les GPU, une topologie de cluster, une densité de rack et des exigences en matière de refroidissement. L'offre de Schneider Electric en matière de data centers IA aborde ce même problème en proposant une infrastructure intégrée couvrant le refroidissement, l'alimentation électrique, les logiciels, les systèmes de pods et de racks, ainsi que des services tout au long du cycle de vie pour les charges de travail d’IA à haute performance.

Ne concevez pas l'ensemble du data center en partant du principe que toutes les charges fonctionneront à 800 VCC. La question pratique qui se pose est de savoir à quel endroit la tension de 800 VCC est injectée dans l'architecture et quelle doit être la taille du bloc de conversion CC. Les premiers déploiements peuvent recourir à des modules d'alimentation auxiliaires placés à proximité des racks, souvent alignés sur un ou deux racks de GPU, au sein d'un data center CA existant, sans nécessiter de travaux de modernisation importants en amont. La mise en place future de parcs de plus grande envergure pourrait justifier l'utilisation de blocs centralisés de 800 VCC d'une puissance comprise entre 2 et 5 MW, avec une évolutivité potentielle vers des unités plus puissantes, tandis que les architectures à plus long terme pourraient intégrer la moyenne tension dans des systèmes de conversion à semi-conducteurs et à transformateurs, à une échelle d'environ 10 MW. Les architectures à 800 VCC permettent d'atteindre des densités de rack supérieures à 400 kW en délocalisant la conversion CA/CC hors du rack informatique et en utilisant des racks ou des modules auxiliaires d’alimentation afin de limiter les perturbations dans les installations existantes fonctionnant en courant alternatif.

Le principal compromis réside entre l'isolation et le partage dynamique des capacités. La mise en place de circuits d'alimentation distincts peut clarifier la séparation entre l'infrastructure informatique et celle du refroidissement, en particulier lorsque les gros refroidisseurs, les unités de refroidissement (CDU) et les salles de données ne s'alignent pas parfaitement au sein d'un même module. Une infrastructure partagée permet de préserver la flexibilité en mode de refroidissement naturel, car la capacité mécanique inutilisée peut être réaffectée à la charge informatique si le transformateur et l'architecture en aval le permettent. Le risque lié à une séparation totale réside dans le gaspillage de puissance : si la charge mécanique diminue alors que le transformateur informatique opère déjà à pleine capacité, l'opérateur ne peut pas réutiliser cette capacité inutilisée du côté refroidissement pour les calculs. Écart par rapport à la norme : ce choix de conception nécessite une modélisation adaptée au site concernant la taille de la salle de données, la taille du bloc de refroidissement, la répartition des transformateurs, l'objectif de redondance et les modes d'opération saisonniers avant de pouvoir devenir une norme défendable.

La modélisation des circuits électriques, des flux d'air et de fluides doit être effectuée avant la finalisation de la conception, car chaque modèle permet d'identifier une catégorie différente de pannes. La modélisation électrique permet de valider les courants de défaut, les dispositifs de protection, la sécurité et la fiabilité, ainsi que de simuler divers scénarios liés à la maintenance ou à l'augmentation de la charge. La simulation CFD ou de flux d'air permet de valider le confinement, la capacité côté air et le comportement du système de refroidissement redondant. La modélisation des canalisations et des flux de fluides permet de vérifier si chaque rack reçoit le débit de liquide de refroidissement requis en fonctionnement normal, en mode redondant et pendant les opérations de maintenance. La prochaine étape consiste à coupler le comportement de la charge informatique à celui des installations, afin que les fluctuations de charge générées par l'IA puissent se répercuter sur les systèmes d’alimentation, les unités de distribution d'énergie (CDU), les commandes des refroidisseurs et les circuits de refroidissement avant que le site ne soit opérationnel sous une charge réelle.