Επιταχύνετε τον σχεδιασμό μονάδων AI με δοκιμασμένα σχέδια υποδομών

Σε μια αίθουσα δεδομένων ή σε μια βελτιστοποίηση κλίμακας συστάδας, και όχι μια βραχυπρόθεσμη απαίτηση για ολόκληρη την τοποθεσία. Εάν η υφιστάμενη υποδομή σας βασίζεται σε AC, το άμεσο ερώτημα δεν είναι αν πρέπει να την αντικαταστήσετε πλήρως, αλλά πού να εγκαταστήσετε τη μετατροπή DC και πόσο κοντά στο rack μπορείτε να την τοποθετήσετε. Στην πράξη, η επιλογή που πρέπει να γίνει είναι μεταξύ της διατήρησης της διανομής AC από την πηγή, της προσθήκης sidecar ισχύος δίπλα στα rack και της εξασφάλισης επαρκούς φυσικού και ηλεκτρικού χώρου για την υποστήριξη μελλοντικών φορτίων 800 VDC. Οι προσεγγίσεις sidecar ή rack ισχύος επιτρέπουν στους φορείς εκμετάλλευσης να στεγάσουν εξοπλισμό 800 VDC χωρίς να μετατρέψουν ολόκληρο το κέντρο δεδομένων σε DC, γεγονός που έχει σημασία, επειδή η πρώιμη υιοθέτηση 800 VDC θα εφαρμοστεί σε συγκεκριμένες συστάδες AI υψηλής πυκνότητας, όχι σε κάθε φορτίο στο κτίριο. Μεγαλύτερες μελλοντικές επεκτάσεις μπορεί να δικαιολογήσουν την πιο κεντρική υποστήριξη 800 VDC, αλλά αυτό γίνεται

Η βασική αντιπαράθεση εδώ είναι η ευελιξία έναντι της απομόνωσης. Μια κοινή αλυσίδα τροφοδοσίας ισχύος μπορεί να προσφέρει στους χειριστές μεγαλύτερο περιθώριο τις ημέρες που μειώνεται το μηχανικό φορτίο (π.χ. όταν οι ψύκτες δεν λειτουργούν σε πλήρη ισχύ και μεγαλύτερο μέρος της διαθέσιμης χωρητικότητας μπορεί να καλύψει το φορτίο των συστημάτων IT). Μια διαχωρισμένη αρχιτεκτονική παρέχει στην πλευρά του IT ένα σαφέστερο πλαίσιο για μελλοντικές αλλαγές, συμπεριλαμβανομένων των αναβαθμίσεων 800 VDC, αλλά καθιστά, επίσης, δυσκολότερη την ανακατανομή της μηχανικής ισχύος, καθώς η χωρητικότητα αυτή βρίσκεται εντός της δικής της αλυσίδας. Πριν αποφασίσουν για τη μία ή την άλλη δομή, οι χειριστές θα πρέπει να υποβάλουν σε δοκιμές πίεσης τους εποχιακούς τρόπους λειτουργίας, τα σενάρια συντήρησης, το φορτίο των γεννητριών, τις διαδρομές ισχύος των μονάδων CDU, καθώς και την αναμενόμενη κατανομή μεταξύ αερόψυκτου εξοπλισμού, υδρόψυκτου εξοπλισμού και μελλοντικού εξοπλισμού IT τροφοδοτούμενου με DC.

Όχι απαραίτητα. Τα UPS και τα BESS εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς και το κατά πόσον τα BESS μπορούν να αντικαταστήσουν ένα UPS εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα του φόρτου εργασίας AI και τις απαιτήσεις για μετακίνηση. Για τις εφαρμογές AI που δεν μπορούν να ανεχθούν διακοπές, όπως οι φόρτοι εργασίας εξαγωγής συμπερασμάτων υψηλής διαθεσιμότητας, το UPS παραμένει το πρωταρχικό επίπεδο προστασίας, καθώς παρέχει άμεση συνέχιση λειτουργίας, υποστήριξη της ποιότητας ισχύος και προστασία από διαταραχές μικρής διάρκειας. Τα BESS εξυπηρετούν έναν συμπληρωματικό ρόλο, επιτρέποντας τη βελτιστοποίηση της ενέργειας, τη διαχείριση της ζήτησης αιχμής, τις υπηρεσίες δικτύου, την ενοποίηση ανανεώσιμης ενέργειας και την αποθήκευση ενέργειας μεγαλύτερης διάρκειας. Σε πολλές εγκαταστάσεις AI, το BESS ενισχύει τη συνολική ενεργειακή στρατηγική, ενώ το UPS συνεχίζει να προστατεύει τα κρίσιμα φορτία από διακοπή. Πριν από την αντικατάσταση ενός UPS με BESS, οι οργανισμοί θα πρέπει να αξιολογήσουν προσεκτικά την ανοχή του φόρτου εργασίας, τις απαιτήσεις ανθεκτικότητας και τις προσδοκίες για συνέχιση της λειτουργίας.

Για καθοδήγηση σχετικά με τις περιπτώσεις χρήσης των BESS, τα ζητήματα αρχιτεκτονικής και τα κριτήρια υιοθέτησης, διαβάστε το white paper Understanding BESS: Battery Energy Storage Systems for Data Centers (Κατανόηση των BESS: Συστήματα αποθήκευσης ενέργειας σε μπαταρίες για κέντρα δεδομένων).

Παρομοίως, η καθοδήγηση της Schneider Electric για τα κέντρα δεδομένων χαρακτηρίζει το BESS ως εργαλείο για ανθεκτικότητα, βιωσιμότητα και βελτιστοποίηση της ενέργειας και όχι ως άμεση αντικατάσταση της προστασίας κρίσιμης ισχύος

Η προκατασκευή δεν περιορίζεται μόνο στις αυτόνομες μονάδες ισχύος, αλλά οι χειριστές θα πρέπει να εξετάσουν ποιες εργασίες στον χώρο θέλουν να απομακρύνουν από την κρίσιμη διαδρομή. Στα κύρια προκατασκευασμένα στοιχεία μπορούν να περιλαμβάνονται εξοπλισμός μέσης τάσης, e-house, συστήματα ισχύος χαμηλής τάσης, μονάδες ισχύος Power Skid, IT pod, ενσωματωμένα rack, συσκευασμένα ψυκτικά συγκροτήματα με ενσωματωμένες αντλίες, καθώς και επιλεγμένα συγκροτήματα σωληνώσεων ή διαδρόμων συντήρησης. Η πρακτική αξία έγκειται στη μείωση του επιτόπιου συντονισμού μεταξύ των εργολάβων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων, των εργολάβων μηχανολογικών εγκαταστάσεων, των διαχειριστών έργων και των ομάδων θέσης σε λειτουργία. Οι μονάδες Power Skids μπορούν να ενσωματώνουν UPS, πίνακα διανομής, μπαταρίες, ATS και λογισμικό διαχείρισης, με διαθέσιμες διαμορφώσεις που περιλαμβάνουν μοντέλα ισχύος 1.250 kW στα 480 V/60 Hz, καθώς και μοντέλα 2 MW, 2,25 MW και 2,5 MW στα 400 V.

Ένας χρήσιμος τρόπος να σκεφτούμε τα σχέδια αναφοράς δεν είναι η αντιπαράθεση «τυπικά έναντι εξατομικευμένων», αλλά η αντιπαράθεση «επαληθευμένο σημείο εκκίνησης έναντι σχεδιασμού από το μηδέν.” Τα σχέδια αναφοράς που είναι έτοιμα για AI μπορούν να συντομεύσουν τον κύκλο σχεδιασμού, παρέχοντας στις ομάδες έργου μια προκαθορισμένη βάση αναφοράς για την ισχύ, την ψύξη, τη διάταξη των συστημάτων IT και την ενσωμάτωση συστημάτων ελέγχου. Τα τρέχοντα σχέδια αναφοράς της Schneider Electric περιλαμβάνουν συστάδες AI 7,392 MW NVIDIA GB200 NVL72 με υγρόψυξη, σχέδια 7,536 MW NVIDIA GB300 NVL72, σχέδια 10 MW-12,4 MW Vera Rubin NVL72, προκατασκευασμένες λύσεις AI 1 MW 12 rack και λύση AMD Helios Rackscale με GPU AMD Instinct™ MI455X. Η αντιπαράθεση είναι ότι τα αρθρωτά στοιχεία μπορούν να είναι προκατασκευασμένα σε μεγάλα κομμάτια, ενώ η πλήρης αρχιτεκτονική του χώρου εξακολουθεί να απαιτεί ολοκλήρωση της διασύνδεσης των υπηρεσιών κοινής ωφέλειας, των μηχανολογικών εγκαταστάσεων, της διανομής μέσης τάσης, της στρατηγικής υλοποίησης IT και της αλληλουχίας δραστηριοτήτων κατασκευής.

Μπορείτε να αξιοποιήσετε την πλεονάζουσα χωρητικότητα για περισσότερη υπολογιστική ισχύ, αλλά οι χειριστές θα πρέπει να αντιμετωπίζουν το θέμα ως μια απόφαση που αφορά στον τρόπο λειτουργίας και όχι την ελεύθερη χωρητικότητα. Οι παραδοσιακές εγκαταστάσεις με δυνατότητα ταυτόχρονης συντήρησης διαθέτουν εφεδρικό ηλεκτρικό και μηχανικό περιθώριο, ώστε τα συστήματα να μπορούν να τεθούν εκτός λειτουργίας για συντήρηση, ενώ το απαιτούμενο φορτίο IT παραμένει σε λειτουργία. Η τεχνητή νοημοσύνη μεταβάλλει τις οικονομικές πιέσεις, καθώς η χωρητικότητα του δικτύου, ο ρυθμός ανάπτυξης και η ζήτηση υπολογιστικής ισχύος καθιστούν δυσκολότερη την αιτιολόγηση της αδρανούς πλεονάζουσας χωρητικότητας. Για παράδειγμα, μια εγκατάσταση με δυνατότητα παράλληλης συντήρησης μπορεί να είναι ικανή να λειτουργεί πάνω από το δεσμευμένο φορτίο IT, αλλά αυτό καταναλώνει χωρητικότητα που είχε αρχικά δεσμευτεί για τη διατήρηση της ανθεκτικότητας κατά τη διάρκεια δραστηριοτήτων συντήρησης ή περιστατικών αστοχίας. Το πραγματικό ερώτημα είναι αν η επιχείρηση εκτιμά τις επιπλέον δομικές μονάδες (tokens) ανά εγκατάσταση περισσότερο από ό,τι την αρχική στρατηγική πλεονασμού. Πριν από τον περιορισμό των περιθωρίων, καθορίστε ρητά την κατάσταση λειτουργίας: κανονική λειτουργία με πλεονασμό, λειτουργία υψηλής διεκπεραίωσης, λειτουργία συντήρησης και λειτουργία ανταπόκρισης σε αστοχίες.

Ο φόρτος εργασίας θα πρέπει να καθοδηγεί τον σχεδιασμό, όταν ο χειριστής γνωρίζει αν η εγκατάσταση θα υποστηρίζει γενική συστέγαση, πελάτες των neocloud υψηλής πυκνότητας, συστάδες εκπαίδευσης, πλατφόρμες συμπερασμού ή έναν συνδυασμό αυτών των μοντέλων. Μια μονάδα γενικής συστέγασης ενδέχεται να χρειαστεί να διατηρήσει την ευελιξία σε επίπεδο μαζικής παροχής ισχύος και ψύξης, έως ότου αποσαφηνιστούν οι απαιτήσεις των ενοικιαστών. Ένα cloud με εστίαση στην τεχνητή νοημοσύνη ή μια μονάδα AI ειδικού σκοπού μπορεί να σχεδιαστεί άμεσα με βάση έναν γνωστό «χάρτη πορείας» GPU, την τοπολογία της συστάδας, την πυκνότητα των rack και τις απαιτήσεις ψύξης. Η προσφορά της Schneider Electric για το κέντρο δεδομένων AI πλαισιώνει το ίδιο πρόβλημα γύρω από την ενοποιημένη υποδομή για ψύξη, ισχύ, λογισμικό, συστήματα pod και rack, καθώς και υπηρεσίες κύκλου ζωής για φόρτους εργασίας AI υψηλής απόδοσης.

Μην σχεδιάζετε ολόκληρο το κέντρο δεδομένων με την παραδοχή ότι κάθε φορτίο θα λειτουργεί με 800 VDC. Το πρακτικό ερώτημα ως προς τη σχεδίαση είναι πού εισέρχονται τα 800 VDC στην αρχιτεκτονική και πόσο μεγάλο πρέπει να είναι το μπλοκ μετατροπής DC. Στις πρώιμες υλοποιήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν sidecar τοποθετημένα δίπλα στα rack, τα οποία συχνά ευθυγραμμίζονται με ένα ή δύο rack GPU, μέσα σε ένα υφιστάμενο κέντρο δεδομένων AC, χωρίς να απαιτείται σημαντική αναβάθμιση της διανομής από την πηγή. Μελλοντικές, μεγαλύτερες συστάδες ενδέχεται να δικαιολογούν τη χρήση κεντρικών μονάδων 800 VDC στο εύρος των 2 MW έως 5 MW, με δυνατότητα επέκτασης σε μεγαλύτερες αλυσίδες, ενώ οι μακροπρόθεσμες αρχιτεκτονικές ενδέχεται να ενσωματώσουν τη μέση τάση σε συστήματα μετατροπής βασισμένα με μετασχηματιστές στερεάς κατάστασης στην κλίμακα περίπου των 10 MW. Οι αρχιτεκτονικές 800 VDC καλύπτουν πυκνότητες rack που ξεπερνούν τα 400 kW, μεταφέροντας τη μετατροπή AC σε DC εκτός των rack IT και χρησιμοποιώντας rack ισχύος ή sidecar, ώστε να μειωθούν οι διακοπές λειτουργίας στις υφιστάμενες εγκαταστάσεις που βασίζονται σε AC.

Η βασική αντιπαράθεση αφορά την απομόνωση έναντι της δυναμικής κατανομής χωρητικότητας. Οι ξεχωριστές αλυσίδες ισχύος μπορούν να απλοποιήσουν τα όρια μεταξύ της υποδομής IT και της υποδομής ψύξης, ειδικά όταν οι μεγάλοι ψύκτες, οι μονάδες CDU και οι αίθουσες δεδομένων δεν εναρμονίζονται καθαρά στην ίδια προσαύξηση. Η κοινή υποδομή μπορεί να διατηρήσει την ευελιξία σε συνθήκες ελεύθερης ψύξης, καθώς η αχρησιμοποίητη μηχανική ισχύς μπορεί να ανακατευθυνθεί προς το φορτίο των συστημάτων IT, εάν το επιτρέπουν ο μετασχηματιστής και η αρχιτεκτονική των τελικών συστημάτων. Ο κίνδυνος που ενέχει ο πλήρης διαχωρισμός αφορά τη σπατάλη ισχύος: αν το μηχανικό φορτίο μειωθεί, αλλά ο μετασχηματιστής IT λειτουργεί ήδη στο όριό του, ο χειριστής δεν μπορεί να αξιοποιήσει αυτή την αχρησιμοποίητη χωρητικότητα από την πλευρά της ψύξης για υπολογιστικές εφαρμογές. Απόκλιση από το πρότυπο: αυτή η σχεδιαστική επιλογή απαιτεί μοντελοποίηση ειδικά για κάθε εγκατάσταση, όσον αφορά το μέγεθος του χώρου δεδομένων, το μέγεθος του συγκροτήματος ψύκτη, την κατανομή των μετασχηματιστών, τον στόχο εφεδρείας και τις εποχιακές μορφές λειτουργίας, προτού καταστεί ένα βάσιμο πρότυπο.

Η μοντελοποίηση των ηλεκτρικών ροών, της ροής αέρα και της ροής υγρών θα πρέπει να πραγματοποιηθεί πριν από την οριστικοποίηση του σχεδιασμού, καθώς κάθε μοντέλο αφορά διαφορετική κατηγορία αστοχίας. Η ηλεκτρική μοντελοποίηση επιβεβαιώνει το ρεύμα σφάλματος, την προστασία, την ασφάλεια, την αξιοπιστία, καθώς και υποθετικά σενάρια όσον αφορά τη συντήρηση ή το προστιθέμενο φορτίο. Η προσομοίωση CFD ή ροής αέρα επιβεβαιώνει την απομόνωση, τη χωρητικότητα από την πλευρά του αέρα και τη συμπεριφορά εφεδρικής ψύξης. Η μοντελοποίηση των σωληνώσεων και της ροής υγρών επιβεβαιώνει εάν κάθε rack λαμβάνει την απαιτούμενη ροή ψυκτικού υγρού σε κανονική λειτουργία, σε κατάσταση εφεδρείας και σε κατάσταση συντήρησης. Το επόμενο βήμα είναι η σύζευξη της συμπεριφοράς του φορτίου IT με τη συμπεριφορά των εγκαταστάσεων, ώστε οι διακυμάνσεις του φορτίου AI να μπορούν να διαδοθούν μέσω των συστημάτων ισχύος, των μονάδων CDU, των ελεγκτών ψυκτικών μηχανισμών και των βρόχων ψύξης, προτού η εγκατάσταση λειτουργήσει υπό πραγματικό φορτίο.