За несколько лет отрасль центров обработки данных научилась без особых проблем внедрять жидкостное охлаждение непосредственно в чип (или монтировать теплообменники в задних дверцах стоек). В 2026 году особых сложностей с этим уже почти не возникнет, а это значит, что потребуются новые проекты производственных площадок, новые навыки, новые цепочки поставок и множество новых поставщиков, выходящих на рынок. Всё это происходит при одновременном удовлетворении растущего спроса в отрасли, которая стремительно развивается. Нынешнее заявление клиента о необходимости жидкостного охлаждения теперь не вызовет такого стресса, какой он мог бы вызвать даже пять лет назад.
Однако сейчас на горизонте могут маячить ещё более масштабные перемены — компания Schneider Electric представила свои планы на будущее высокоплотного размещения, твёрдо заявив, что стойки мощностью 1 МВт уже на подходе, и что, по крайней мере, часть передовых дата-центров скоро будет работать с напряжением 800 В постоянного тока. Хотя средняя плотность размещения оборудования в стойках по-прежнему составляет около 15 кВт (возможны значительные колебания в зависимости от сценария использования), специалисты прогнозируют, что она может достичь 150 кВт к 2050 году. На сегодняшний день такие прогнозы вполне укладываются в рамки возможностей отрасли, даже если целые комплексы с таким большим количеством оборудования будут невероятно энергозатратны. Однако проблема заключается в подготовке к выходу ещё более высокоплотного оборудования, которое, по утверждению производителя чипов для ИИ, скоро начнёт появляться на рынке. Благодаря разрабатываемой архитектуре Фейнмана, «Nvidia» может выпустить стоечные системы с графическими процессорами мощностью 1 МВт уже в 2028 году.
Для таких стоек потребуется полная перестройка архитектуры электропитания в ЦОДах. В частности, такая плотность потребует перехода электропитания от переменного тока к постоянному – а именно, к подаче 800 Вольт постоянного тока. Подходы к распределению питания стоек с напряжением 48-54 В постоянного тока и напряжением питания 480 В переменного тока достигают практических пределов, не превышающих ~400 кВт на стойку. И такое положение дел не изменить из-за большого количества проводников и разъёмов внутри, ограничения объёма пространства, занимаемого силовыми полками и резервными блоками питания, а также возможностей питания шины при низком напряжении.
Современные стоечные системы на 72 графических процессора, потребляющие около 150 кВт на стойку, требуют восьми силовых кабелей или линий электропитания. Однако стоечные системы на 144 графических процессора, потребляющие 1 МВт мощности, могут нуждаться в 32 таких кабелях, что становится невыполнимой задачей. Весьма возможно, что в краткосрочной перспективе прогнозируется более широкое внедрение дополнительных модулей для силовых установок, поскольку их можно устанавливать в существующих центрах обработки данных, ориентированных на переменный ток. В связи с этим предлагаются различные идеи размещения дополнительного комбинированного блока питания с трансформатором конвертации переменного тока в постоянный, который будет отделять компоненты питания от ИТ-стойки и разместится в соседнем блоке.
Однако временные рамки не такие жёсткие — ещё недавно прогнозировалось, что к 2030 году плотность размещения оборудования в стойке превысит 500 кВт. Однако, похоже, за прошедшие 12 месяцев эти сроки были сдвинуты вперёд. И, хотя дополнительные модули должны позволить размещать в существующих центрах обработки данных стойки с питанием от постоянного тока высокой плотности без полной внутренней перестройки, всё-таки более правдоподобным кажется появления первых дата-центров с распределением постоянного тока на уровне отдельных объектов к 2029 году.
Дело в том, что после определённого момента слишком большое количество дополнительных модулей постоянного тока становится нецелесообразным, и операторам придётся начать централизовать электропитание постоянного тока — сначала в серверном зале, а затем, возможно, даже во всём комплексе. Переход на жидкостное охлаждение стал тектоническим сдвигом в том, как строятся и эксплуатируются центры обработки данных. И это несмотря на то, что оно, в той или иной форме, уже использовалось на подобных объектах уже несколько десятилетий. И как раз тогда, когда казалось, что отрасль всё больше привыкает к такому типу охлаждения, теперь от неё ожидают, по крайней мере, полного перехода на видоизменённые электрические системы для удовлетворения потребности самых сложных задач в области искусственного интеллекта.
Для центров обработки данных, работающих с напряжением 800 В постоянного тока и охватывающих всю инфраструктуру предприятия, вполне могут потребоваться твердотельные трансформаторы или трансформаторно-выпрямительные блоки, а также переосмысление и модернизация оборудования распределения электроэнергии. Хотя это оборудование может охлаждаться воздухом так же, как и традиционные преобразователи в электрощитовых, но давление на плотность мощности в конечном итоге приведёт к появлению инфраструктуры электропитания с жидкостным охлаждением. То есть, в некоторых случаях фактически потребует размещения локальных или меньших по размеру блоков распределения питания для регулирования тепловых условий между серверами и системами электропитания.
Однако, скорее всего 800-вольтовая архитектура постоянного тока не будет единой, а будет варьироваться в зависимости от таких факторов, как состав рабочей нагрузки, ограничения объекта, цели обеспечения отказоустойчивости и нормативно-правовая база. Мы можем увидеть появление различных архитектур на уровне отдельных модулей, дата-залов и объектов.
По имеющимся данным, в 2025 году TSMC произвела более 17 миллионов 12-дюймовых кремниевых пластин, по сравнению с 13 миллионами в 2020 году, и эта цифра, вероятно, будет только расти по мере ввода в эксплуатацию дополнительных производственных мощностей на предприятиях в США, Европе и Азии. Но весьма вероятно, что такие мощности вообще не будут востребованы. Индустрия микросхем — самая сложная из всех, что только можно себе представить, а квантовые вычисления по своей сути основаны на самых сложных и неинтуитивно понятных математических теориях, когда-либо открытых человечеством, и теперь вы объединяете всё это воедино. Учитывая огромную вычислительную мощность, на которую теоретически способны квантовые компьютеры, пожалуй, одним из наиболее удивительных открытий в этой технологии является то, что, в отличие от классических суперкомпьютеров, работающих на десятках тысяч процессоров, квантовые компьютеры работают всего на одном квантовом процессоре (QPU), который содержит как физические кубиты — микросхемы, хранящие квантовую информацию, — так и вспомогательное управляющее оборудование.
Хотя научная основа этой технологии требует понимания математики и физики, которыми обладают немногие, производство квантовых чипов на практике оказывается гораздо менее сложным делом, чем можно было бы подумать. Создание чипа, способного обеспечить работу такой системы, во многом заимствует традиционные процессы производства полупроводников. Кроме того, по сравнению с транзисторами, кубиты, размещаемые на современных квантовых чипах, всё ещё относительно велики, а это означает, что во многих случаях методы травления и литографии, необходимые для их изготовления, менее совершенны, чем инструменты, используемые для производства новейших передовых полупроводников. Появляется все больше прогнозов, утверждающих, что полезные квантовые компьютеры начнут внедряться уже к концу этого десятилетия, а поэтому понимание и поддержка производства квантовых чипов становятся, как никогда актуальными.