Makroökonomische Kräfte prägen Design und Betrieb von Rechenzentren

Laut einem Bericht von Vertiv, einem Anbieter für kritische digitale Infrastrukturen, wird die Innovation im Bereich Rechenzentren weiterhin von makroökonomischen Kräften und Technologietrends im Zusammenhang mit KI geprägt. Der Vertiv Frontiers-Bericht, beschreibt detailliert die Technologietrends, die aktuelle und zukünftige Innovationen vorantreiben, von der Leistungssteigerung für KI über digitale Zwillinge bis hin zur adaptiven Flüssigkeitskühlung. „Die Rechenzentrumsbranche entwickelt die Art und Weise, wie sie Rechenzentren entwirft, baut, betreibt und wartet, als Reaktion auf die Dichte und Geschwindigkeit der Bereitstellungsanforderungen von KI-Fabriken rasant weiter“, sagte Scott Armul, Chief Product and Technology Officer bei Vertiv.

Kräfte wie extreme Verdichtung, Gigawatt-Skalierung und Rechenzentren als Recheneinheiten treiben Trends voran.
Bild: Vertiv

Der Vertiv Frontiers-Bericht baut auf den früheren jährlichen Prognosen von Vertiv zu Trends in Rechenzentren auf und erweitert diese. Der Bericht identifiziert Makrotrends, die die Innovation im Bereich Rechenzentren vorantreiben: extreme Verdichtung – beschleunigt durch KI- und HPC-Workloads; schnelle Gigawatt-Skalierung – Rechenzentren werden heute schnell und in beispiellosem Umfang bereitgestellt; Rechenzentren als Recheneinheit – im KI-Zeitalter müssen Einrichtungen als ein einziges System gebaut und betrieben werden; Diversifizierung von Silizium – die Infrastruktur von Rechenzentren muss sich an eine zunehmende Bandbreite von Chips und Rechenleistungen anpassen. Der Bericht beschreibt detailliert, wie diese Makrotrends wiederum fünf wichtige Trends geprägt haben, die sich auf bestimmte Bereiche der Rechenzentrumslandschaft auswirken.

1. Stromversorgung für KI

Die meisten aktuellen Rechenzentren sind nach wie vor auf eine hybride Wechselstrom-/Gleichstrom-Stromverteilung vom Netz zu den IT-Racks angewiesen, die drei bis vier Umwandlungsstufen und einige Ineffizienzen umfasst. Dieser bestehende Ansatz gerät unter Druck, da die Leistungsdichten steigen, was vor allem auf KI-Workloads zurückzuführen ist. Die Umstellung auf Gleichstromarchitekturen mit höherer Spannung ermöglicht eine erhebliche Reduzierung des Stroms, der Größe der Leiter und der Anzahl der Umwandlungsstufen, während die Stromumwandlung auf Raumebene zentralisiert wird. Hybride Wechselstrom- und Gleichstromsysteme sind weit verbreitet, aber mit der Weiterentwicklung von vollständigen Gleichstromstandards und -geräten wird sich Gleichstrom mit höherer Spannung wahrscheinlich mit zunehmender Rack-Dichte weiter durchsetzen. Auch die Erzeugung vor Ort und Mikronetze werden die Einführung von Gleichstrom mit höherer Spannung vorantreiben.

2. Verteilte KI

Die Milliarden von Dollar, die bisher in KI-Rechenzentren investiert wurden, um große Sprachmodelle (LLMs) zu unterstützen, zielten darauf ab, die breite Einführung von KI-Tools durch Verbraucher und Unternehmen zu fördern. Vertiv ist der Ansicht, dass KI für Unternehmen immer wichtiger wird. Wie und von wo aus diese Inferenzdienste bereitgestellt werden, hängt von den spezifischen Anforderungen und Bedingungen der Organisation ab. Dies wird sich zwar auf Unternehmen aller Art auswirken, aber stark regulierte Branchen wie Finanzen, Verteidigung und Gesundheitswesen müssen aufgrund von Anforderungen an Datenresidenz, Sicherheit oder Latenz möglicherweise private oder hybride KI-Umgebungen über lokale Rechenzentren aufrechterhalten. Flexible, skalierbare Stromversorgungs- und Flüssigkeitskühlsysteme mit hoher Dichte könnten die Kapazität durch Neubauten oder die Nachrüstung bestehender Anlagen ermöglichen.

3. Energieautonomie beschleunigt sich

Die kurzfristige Energieerzeugungskapazität vor Ort ist seit Jahrzehnten für die meisten eigenständigen Rechenzentren von entscheidender Bedeutung, um die Ausfallsicherheit zu gewährleisten. Die weit verbreiteten Herausforderungen bei der Stromversorgung schaffen jedoch die Voraussetzungen für eine erweiterte Energieautonomie, insbesondere für KI-Rechenzentren. Investitionen in die Stromerzeugung vor Ort mittels Erdgasturbinen und anderer Technologien haben zwar mehrere inhärente Vorteile, werden jedoch in erster Linie durch Herausforderungen bei der Stromverfügbarkeit vorangetrieben. Technologiestrategien wie „Bring Your Own Power (and Cooling)” werden wahrscheinlich Teil der laufenden Pläne zur Energieautonomie sein.

4. Digital Twin-gesteuertes Design und Betrieb

Mit immer dichteren KI-Workloads und leistungsfähigeren GPUs steigt auch die Nachfrage nach einer schnellen Bereitstellung dieser komplexen KI-Fabriken. Mithilfe von KI-basierten Tools können Rechenzentren über digitale Zwillinge virtuell abgebildet und spezifiziert werden. Die IT- und kritischen digitalen Infrastrukturen können in Form von vorgefertigten, modularen Designs integriert werden und als Recheneinheiten bereitgestellt werden, wodurch die Time-to-Token um bis zu 50 % reduziert wird. Dieser Ansatz wird wichtig sein, um die für zukünftige KI-Fortschritte erforderlichen Ausbauten im GW-Maßstab effizient zu realisieren.

5. Adaptive, robuste Flüssigkeitskühlung

KI-Workloads und -Infrastrukturen haben die Einführung der Flüssigkeitskühlung beschleunigt. Umgekehrt kann KI aber auch dazu genutzt werden, Flüssigkeitskühlungslösungen weiter zu verfeinern und zu optimieren. Die Flüssigkeitskühlung ist für immer mehr Betreiber zu einer geschäftskritischen Komponente geworden, aber KI könnte Möglichkeiten bieten, ihre Leistungsfähigkeit weiter zu verbessern. In Verbindung mit zusätzlichen Überwachungs- und Steuerungssystemen hat KI das Potenzial, Flüssigkeitskühlsysteme intelligenter und noch robuster zu machen, indem sie potenzielle Ausfälle vorhersagt und Flüssigkeiten und Komponenten effektiv verwaltet. Dieser Trend dürfte zu einer höheren Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit von hochwertiger Hardware und den damit verbundenen Daten/Workloads führen.