تدخل مراكز البيانات دورة التوسع الأكثر عدوانية في تاريخها. يعمل الذكاء الاصطناعي، والحوسبة عالية الأداء، وأعباء العمل المتسارعة بواسطة وحدة معالجة الرسومات، على تحويل مراكز البيانات من مرافق تكنولوجيا المعلومات التقليدية إلى “مصانع الذكاء الاصطناعي” كثيفة الاستهلاك للطاقة.
يعد هذا التحول هيكليًا وليس تدريجيًا ويفرض إعادة تفكير جذرية في توصيل الطاقة داخل مركز البيانات.
يتوقف هذا التحول على سؤال بسيط: هل يمكن لمعماريات طاقة التيار المتردد التقليدية أن تتوسع لتلبية الكثافة والكفاءة والاقتصاد المطلوبة في عصر الذكاء الاصطناعي؟ وفقا لأبحاث الصناعة، الجواب هو لا. يظهر التيار المباشر عالي الجهد (HVDC)، وتحديدًا توزيع 800VDC، كبديل عملي واقتصادي.
يستمر المقال أدناه
حجم بناء الذكاء الاصطناعي
ستتوسع سعة مراكز البيانات العالمية من أقل من 100 جيجاوات اليوم إلى ما يصل إلى 300 جيجاوات بحلول عام 2030. وسيدعم ما يقرب من 70٪ من هذه القدرة أعباء عمل الذكاء الاصطناعي، مما يجعل البنية التحتية عالية الكثافة قطاع النمو المهيمن.
ويتطلب هذا التوسع قدرة جديدة تبلغ 200 جيجاواط على مدى السنوات الخمس المقبلة، أي ما يعادل حوالي 2000 مجمع جديد لمراكز البيانات الكبيرة في جميع أنحاء العالم. والسمة المميزة لهذه المرافق الجديدة هي كثافة الطاقة.
أرفف المؤسسات التقليدية التي تعمل بقدرة 5-10 كيلووات تفسح المجال لمجموعات وحدات معالجة الرسومات بقدرة 30-60 كيلووات، ورفوف تدريب الذكاء الاصطناعي بقدرة 80-150 كيلووات، مع خرائط طريق صناعية تستهدف أحمالًا تصل إلى 500 كيلووات لكل حامل.
في ظل هذه الكثافات، يظهر التوزيع الكهربائي كعائق أساسي على التكلفة والكفاءة والموثوقية وقابلية التوسع.
وصلت هندسة تكييف الهواء التقليدية إلى حدودها القصوى
تعتمد معظم مراكز البيانات اليوم على سلسلة طاقة تيار متردد متعددة المراحل تتسبب في حدوث خسائر وتكلفة المعدات والتعقيد التشغيلي في كل خطوة. يبدأ تسلسل التحويل النموذجي عندما تدخل طاقة المرافق إلى المنشأة ويتم تنحيتها بواسطة المحول.
يقوم نظام UPS بتحويل التيار من التيار المتردد إلى التيار المستمر ثم العودة إلى التيار المتردد مرة أخرى، ثم يمرره من خلال وحدة توزيع الطاقة. عند هذه النقطة، فإنه يتفاعل مع مصدر طاقة الخادم لإجراء تحويل آخر من التيار المتردد إلى التيار المستمر قبل تحويل التيار المستمر النهائي على مستوى اللوحة.
كل من هذه عمليات التسليم تتسرب من الكفاءة. وبينما يمكن التحكم في أوجه القصور هذه بكثافات معتدلة، فإنها تصبح غير متسامحة اقتصاديًا على نطاق الذكاء الاصطناعي. في البيئات عالية الكثافة، يصبح تعقيد توزيع التيار المتردد هو العامل المقيد بالنسبة للمشغلين – وليس حساب الطاقة، ولا التبريد، ولا حتى العقارات.
تتطلب التيارات الأعلى موصلات نحاسية أكبر، مما يزيد من تكاليف المواد ويضاعف تراكم الحرارة في جميع أنحاء النظام.
قد تحتوي المرافق التي تقوم بتشغيل المعدات القديمة أيضًا على مجموعة متنوعة من الفولتية التي تعمل في وقت واحد، ولكل منها مجموعتها الخاصة من القواطع والصمامات والمرحلات التي تمنع حدوث خطأ في جزء واحد من النظام من التتالي إلى انقطاع أوسع.
يؤدي التعقيد الهائل إلى تقليص هامش الخطأ في تشغيل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة ويضع حدًا أعلى حقيقيًا للقدرة على التوسع، ماديًا وماليًا.
ولعل الأهم من ذلك هو أن كل واط مفقود أثناء التحويل يتحول إلى حرارة يجب إزالتها، مما يزيد الحاجة إلى بنية تحتية إضافية للتبريد ويزيد من تكاليف التشغيل.
العمل مع الفيزياء، وليس ضدها
نظرًا لتحديات التوزيع التقليدي لمكيفات الهواء، تبحث الصناعة بشكل متزايد عن نهج مختلف يبسط سلسلة الطاقة. تعمل الخوادم الموجودة في نهاية السلسلة على DC. بفضل بنية 800VDC، هناك فرصة لمواءمة توزيع طاقة المنشأة مع المتطلبات الأصلية للخوادم الحديثة.
بدلاً من تمرير التيار المتردد عبر بيئات جهد متعددة، تستخدم بنية 800VDC مقومًا مركزيًا لتحويل طاقة المرافق الواردة مرة واحدة، وتوزيعها كتيار مستمر ثابت مباشرة إلى المحولات على مستوى الحامل. يؤدي تغيير بنية توزيع الطاقة إلى التخلص من خسائر التحويل.
تشير الأبحاث الفنية إلى أن هذا يمكن أن يحسن الكفاءة الكهربائية الشاملة بنسبة 8-12%. من خلال استبدال مستويات جهد التيار المتردد المتعددة بحافلة تيار مستمر واحدة عالية الجهد، يمكن للمنشآت التخلص من الكثير من البنية التحتية للمفاتيح الكهربائية والمحولات التي تزيد من تعقيد التوزيع وخطر الفشل.
وتسهل هذه البساطة أيضًا التكامل مع أنظمة البطاريات وتوليد الطاقة الشمسية.
في نهاية المطاف، الفيزياء واضحة ومباشرة. الجهد العالي يعني انخفاض التيار لنفس القوة. لا تستطيع مراكز البيانات التي تتطلع إلى توسيع نطاق حوامل تتجاوز 100 كيلووات القيام بذلك باستخدام بنية تحارب الفيزياء في كل خطوة.
ترك 10 مليارات دولار على الطاولة
وتمتد مكاسب الكفاءة إلى ما هو أبعد من المناقشات الفنية وتترجم مباشرة إلى تكاليف لا تستطيع الصناعة تجاهلها. وعلى جانبي المحيط الأطلسي، تتصارع الحكومات مع الارتفاع الكبير في الطلب على الكهرباء وارتفاع أسعار المرافق، حيث تقترح بعض الولايات الأمريكية الآن قوانين تلزم مراكز البيانات بدفع أسعار أعلى مقابل الكهرباء.
إن نظام توزيع التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) الذي يوفر تحسنًا بنسبة 8-12% في كفاءة الطاقة مقارنة بتوزيع التيار المتردد التقليدي، يترجم مباشرة إلى توفير الملايين. يمكن أن يوفر حمل تكنولوجيا المعلومات الذي يعمل بشكل مستمر بقدرة 100 ميجاوات 8.5 مليون دولار (6.4 مليون جنيه إسترليني) سنويًا بتكلفة طاقة متحفظة (0.12 دولار/كيلووات في الساعة).
ومع نمو مراكز البيانات المقدرة بـ 200 جيجاوات بحلول عام 2030، تصل هذه الوفورات بسهولة إلى 10 مليارات دولار (7.52 مليار جنيه إسترليني) سنويًا.
تنطبق وفورات التكلفة أيضًا على المباني الجديدة. بين التثبيت المبسط، والمعدات الأقل (وحدات توزيع الطاقة، والمحولات، ولوحات التوزيع، والموصلات النحاسية) وانخفاض قدرة التبريد في جميع أنحاء النظام، يمكن لحرم جامعي بقدرة 100 ميجاوات توفير ما يصل إلى 80 مليون دولار (69 مليون جنيه إسترليني) من التكاليف الرأسمالية.
هندسة الطاقة كميزة تنافسية
إن حجم بناء الذكاء الاصطناعي غير مسبوق، وتتزايد توقعات الصناعة باستمرار. حاليًا، تبلغ قيمة هذه الاستثمارات ما بين 6 إلى 7 تريليون دولار (4.5 إلى 5.2 تريليون جنيه إسترليني) من إجمالي الاستثمار في مراكز البيانات العالمية بحلول عام 2030، مع توجيه معظمها نحو البنية التحتية للذكاء الاصطناعي.
وعلى هذه المستويات الاستثمارية، فإن حتى التحسينات المتواضعة في الكفاءة تترجم إلى وفورات بالمليارات.
إن التحول نحو الحوسبة ذات الكثافة العالية ليس مؤقتا. تشير خرائط الطريق المقدمة من كبار موردي الأجهزة إلى استمرار الزيادات في قوة الحامل خلال العقد القادم. إن المرافق المصممة حول الافتراضات الكهربائية القديمة معرضة لخطر أن تصبح مقيدة أو عفا عليها الزمن.
وفي هذا السياق، تتمحور بنية الطاقة من الاختيار الهندسي إلى القرار الاستراتيجي الذي يؤثر على كفاءة رأس المال، وتكلفة التشغيل، وسرعة النشر، وقابلية التوسع على المدى الطويل.
إن الانتقال إلى البنية التحتية المرتكزة على الذكاء الاصطناعي يعيد تعريف اقتصاديات وهندسة مراكز البيانات. مع توسع السعة نحو مئات الجيغاواط على مستوى العالم وتزايد كثافة الحامل إلى ما هو أبعد من 100 كيلوواط، يصل توزيع التيار المتردد التقليدي إلى حدوده العملية.
لن تحدد قدرة الحوسبة وحدها الفائزين في عصر الذكاء الاصطناعي، بل ستحدد التسليم بأكبر قدر من الكفاءة والسرعة وإمكانات التوسع والانضباط الاقتصادي.
تلعب بنية الطاقة دورًا استراتيجيًا. إن تبسيط سلسلة الطاقة وتحسين الكفاءة وتقليل متطلبات رأس المال وتمكين عمليات النشر عالية الكثافة القابلة للتطوير هي الأساس للجيل القادم من مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي ووحدة معالجة الرسومات.
لقد عرضنا أفضل خدمات استضافة المواقع.
تم إنتاج هذه المقالة كجزء من قناة Expert Insights التابعة لـ TechRadarPro حيث نعرض أفضل وألمع العقول في صناعة التكنولوجيا اليوم. الآراء الواردة هنا هي آراء المؤلف وليست بالضرورة آراء TechRadarPro أو Future plc. إذا كنت مهتمًا بالمساهمة، اكتشف المزيد هنا: https://www.techradar.com/news/submit-your-story-to-techradar-pro
التعليقات