Thách thức mới đối với hệ thống làm mát bằng chất lỏng tại các trung tâm dữ liệu trong thời đại AI

Sự bùng nổ về trí tuệ nhân tạo (AI) sẽ dẫn theo nhu cầu ngày càng mạnh các Trung tâm dữ liệu (IDC) mang tính toàn cầu. Tuy nhiên, đây cũng là vấn đề gây đau đầu khi nhu cầu về công nghệ làm mát IDC bằng chất lỏng tăng theo cấp số nhân. Đặt trong bối cảnh cả thế giới đang hướng tới các mục tiêu phát thải carbon bằng không, vấn đề này lại càng trở thành thách thức “khó nhằn” đối với các nhà đầu tư.

Theo tập đoàn dịch vụ tài chính toàn cầu của Úc là Macquarie Capital, thị trường toàn cầu cho hệ thống làm mát tổng thể có thể vượt 9 tỷ USD vào năm 2027. Tăng nhanh từ mức khoảng 2 tỷ USD trong năm 2024. Macquarie Capital cho biết, việc áp dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng trong các trung tâm dữ liệu được dự đoán sẽ đạt tỷ lệ 22% từ 1% trong cùng kỳ.

Các giải pháp làm mát bằng chất lỏng, sử dụng chất lỏng như nước hoặc chất làm lạnh thay vì không khí để làm mát các trung tâm dữ liệu, được kỳ vọng sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng đó. Theo Macquarie, giá trị thị trường của nó được dự báo sẽ tăng gần 25 lần lên 7,8 tỷ USD trong ba năm tới, từ mức 317 triệu USD hiện nay.

Arthur Lai, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu công nghệ châu Á tại Macquarie Cappital cho biết: “Làm thế nào để thoát nhiệt và làm mát hệ thống đã trở thành một thách thức lớn đối với ngành công nghiệp IDC. Đây cũng sẽ là cơ hội lớn cho các nhà đầu tư”.

Việc làm mát giúp giảm nhiệt độ do bộ xử lý máy chủ tạo ra, tiêu thụ khoảng 40% tổng nhu cầu điện năng trong các trung tâm dữ liệu. Đây là nguồn tiêu thụ điện lớn thứ hai trong các IDC, sau nhu cầu điện của hệ thống máy chủ.

Do tầm quan trọng ngày càng tăng của AI, các trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ chiếm 3% lượng điện tiêu thụ toàn cầu vào năm 2028 và 7% vào năm 2035. Điều đó có nghĩa nhu cầu sẽ đạt khoảng 3.100 terawatt giờ trong một thập kỷ tới.

Sam Altman, Giám đốc điều hành của OpenAI cho biết, tương lai của AI phụ thuộc vào những đột phá về năng lượng. Người sáng lập Tesla và xAI là Elon Musk cũng chia sẻ tầm nhìn về sự thiếu hụt tiếp theo đối với lĩnh vực công nghệ sẽ là điện. Ông Musk nói thêm, vào năm tới, có thể sẽ không có đủ điện để chạy cho tất cả các con chip trong các trung tâm dữ liệu AI.

Hiện nay, hầu hết các máy chủ trung tâm dữ liệu vẫn được làm mát bằng quạt. Tuy nhiên, phương pháp này không còn đủ khả năng khắc phục nhiệt lượng do chip và máy chủ AI tạo ra cũng như không tiết kiệm năng lượng. Macquarie cho biết, việc chuyển sang hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể cắt giảm mức tiêu thụ điện năng của trung tâm dữ liệu khoảng 10%.

Theo ông Arthur Lai, mặc dù các hệ thống làm mát bằng chất lỏng hiện nay thường đắt hơn 11 lần so với hệ thống làm mát bằng không khí, nhưng về lâu dài, chúng có thể tiết kiệm chi phí thông qua hóa đơn năng lượng thấp hơn. Ở châu Á, các nhà sản xuất mô-đun làm mát Asia Vital Components và Auras của Đài Loan và Envicool có trụ sở tại Thâm Quyến nằm trong số những nhà sản xuất dẫn đầu thị trường.

Ông nói thêm: “Đây không phải là một lựa chọn mà là điều bắt buộc đối với ngành công nghiệp IDC, hướng tới làm mát bằng chất lỏng".

Equinix, nhà cung cấp trung tâm dữ liệu toàn cầu, đã công bố kế hoạch vào tháng 12 năm ngoái để mở rộng hỗ trợ công nghệ làm mát bằng chất lỏng tới 100 trung tâm trở lên tại 45 địa điểm trên khắp thế giới.

Các chính phủ trên toàn thế giới đang nỗ lực điều chỉnh tác động môi trường của các trung tâm dữ liệu như một phần trong sứ mệnh của mình. Trung Quốc đã ban hành chiến lược hạn chế phát thải cao nhất cho các trung tâm dữ liệu và mạng di động 5G vào năm 2021, đồng thời đưa ra tiêu chuẩn “Trung tâm dữ liệu xanh” vào năm 2023 để xác định các yêu cầu đối với việc nhà nước mua sắm dịch vụ cho các trung tâm dữ liệu.

Singapore, Đức và Nhật Bản cũng đặt ra các yêu cầu về hiệu quả sử dụng năng lượng của trung tâm dữ liệu.

Pankaj Sharma, Phó Chủ tịch cấp cao bộ phận năng lượng an toàn tại Schneider Electric cho biết, cần có các số liệu môi trường được tiêu chuẩn hóa để đo lường hiệu quả sử dụng năng lượng của các trung tâm dữ liệu. Ông cho biết, các nhà khai thác trung tâm dữ liệu nên xem xét năng lượng, lượng khí thải nhà kính, nước, chất thải và tác động đến hệ sinh thái địa phương khi thực hiện các mục tiêu bền vững của mình