Vad är strömtätheten i ett datacenter och hur påverkar AI den?

Om man jämför ett datacenter från 2019 med ett från 2026 märker man skillnaderna i kylarkitekturen, de nya modellbeteckningarna på servrarna samt de utbuktande strömkablarna och strömskenorna. Alla dessa förändringar hänger direkt samman med den ökade effekttätheten i datacenter. 

Äldre anläggningar som inte behöver ta hänsyn till AI-arbetsbelastningar kan gradvis öka kapaciteten och effekttätheten i takt med att efterfrågan ökar. Hyperscalers måste utmana gränserna för hur mycket effekt en anläggning realistiskt sett kan dra.

Efterfrågan på arbetsbelastningar med hög effekttäthet i datacenter har inte avtagit, vilket innebär att datacenteroperatörerna måste planera för en ökning av effekttätheten i sina anläggningar. I vilken utsträckning de behöver planera för utbyggnad beror på vilka arbetsbelastningar de kör, de befintliga kylsystemen och tillgången till tillräcklig el från elnätet. 

Kortfattad information: Vad du behöver veta om effektdensiteten i datacenter

• Ökningen av effekttätheten i datacenter drivs av GPU-baserad AI-beräkningar, där strömförbrukningen på chipnivå har överskridit de antaganden som gjordes vid utformningen av anläggningen.
• Den genomsnittliga racktätheten i datacenter har ökat från cirka 4–5 kW för tio år sedan till 8–9 kW idag, enligt Uptime Institutes globala datacenterundersökning.
• AI-rack med hög densitet drivs redan med över 130 kW, och enligt Schneider Electric beräknas nästa generations system komma att dra 240 kW och mer.
• Luftkylning räcker inte till när effekten överstiger cirka 30 kW per rack. Användningen av direktvätskekylning till kretsarna har legat stilla på 22% i två år i rad, trots att efterfrågan på denna teknik ökar.
• Trots den kraftiga ökningen av rack med hög effekttäthet har 82% av datacentren inga rack på cirka 30 kW, enligt till Uptime Institute.
  

Vad är strömtätheten i ett datacenter?

Effekttätheten är den effekt som ett fullt utrustat rack förbrukar, mätt i kilowatt per rack. Det är ett mått på hur mycket värme och elektrisk belastning som är koncentrerad till en viss fysisk yta. Den mäter inte ytan i kvadratfot eller antalet servrar, men om man kombinerar effekttätheten med dessa faktorer ger de en fullständig bild av datacentrets energiförbrukning. 

Ett 10 kW-rack och ett 130 kW-rack kan ta upp samma golvplatta. Skillnaden ligger helt och hållet i vad som måste ske runt den plattan: 

• Hur stor effektfördelning som försörjer den 
• Hur stor kylkapacitet krävs för att avleda den värme som genereras?
• Hur stort utrymme för byggnads- och elinstallationer som den omgivande anläggningen behöver för att kunna stödja den.
  

Varför effekttätheten är viktigare än anläggningens totala effekt

Två anläggningar kan ha samma totala effekt i megawatt men ändå stå inför helt olika tekniska problem, beroende på hur effekten fördelas mellan racken.

En anläggning med 200 rack à 5 kW har en total IT-belastning på 1 MW. Om man skulle koncentrera samma belastning till 20 rack skulle det krävas 50 kW per rack, vilket innebär att samma effektförbrukning fördelas på en tiondel så många rackplatser och skapar en betydligt mer koncentrerad kylningsutmaning.  Värmen måste snabbt ledas bort någonstans, och konventionell luftkylning längs ytterkanterna är inte konstruerad för att hantera detta.

En betydande majoritet av datacentren behöver inte oroa sig för rack på över 50 kW, men hyperscalers nya anläggningar har nästan uteslutande hög effekttäthet. Uptime Institute uppskattar att ungefär en tredjedel av operatörerna redan bygger ut sin kapacitet specifikt för att hantera skåp med hög densitet, vilket visar vart marknaden är på väg även om den nuvarande installerade basen ännu inte har hunnit ikapp.

Varför ökar effekttätheten?

Det korta svaret: Det är GPU:er, inte allmänna servrar, som sätter takten just nu.

Traditionell företagsdatabehandling har vuxit stadigt men förutsägbart. Det gäller däremot inte hårdvaran för AI-träning och -inferens.

NVIDIAs rackbaserade system samlar dussintals GPU:er i en enda sammankopplad enhet just därför att en tätare integration förbättrar träningsprestandan, och det är just denna integration som får effektförbrukningen att öka så markant. NVL72:s 132 kW är en fördel, inte ett problem. Det är det direkta resultatet av att man har packat in 72 GPU:er (bland andra komponenter) i ett enda rack för att minimera latensen mellan dem.

Vertiv förutspår att AI-tätheten på racknivå kommer att öka från cirka 50 kW till 1 megawatt mellan 2024 och 2029. Om varje operatör behöver ett rack på 1 megawatt är en annan fråga.

Det här är det som inte är omtvistat: utvecklingstrenden. Varje ny generation av GPU:er från NVIDIA har levererats med en högre effektkapacitet per rack än den föregående, och anläggningsutformningen måste anpassas efter den utvecklingsplanen. 

Resultatet blir att marknaden delas upp i två nivåer. 

Å ena sidan har vi hyperscalers och AI-inriktade colocation-leverantörer som tävlar om att nå rack med treciffriga kilowattvärden. Å andra sidan har vi traditionella företagsdatacenter som fortfarande ligger i intervallet 8–9 kW, utan någon omedelbar anledning att byta.

Vad innebär en ökad täthet för datacentrets infrastruktur?

Luftkylning har en övre gräns, och de flesta operatörer har redan nått nära den.

Luftkylningssystem som är placerade längs sidorna och mellan raderna tappar i regel sin effektivitet vid ungefär 30 kW per rack. När den gränsen överskrids är det fysiskt sett inte längre möjligt att cirkulera tillräckligt med luft tillräckligt snabbt för att leda bort värmen från skåpet. 

Det är därför som vätskekylning direkt på kretsen har gått från att vara en nischlösning till att bli det självklara samtalsämnet vid alla effekter över 30 kW. För närvarande står den för ungefär 22% av kylningslösningarna hos de tillfrågade operatörerna, en siffra som har legat oförändrad i två år i rad, trots att 61% av operatörerna uppger att de skulle överväga att införa den.

Det är just denna klyfta mellan den ökande efterfrågan och den stillastående införandetakten som är den verkliga kärnan i frågan om infrastruktur och effekttäthet. Tekniken är beprövad, men att anpassa eldistributionen, VVS-systemet och de bärande konstruktionerna i en befintlig anläggning är en långsam och kostsam process.

Tänk på att hybridkylning, där man använder luftkylning i områden med låg effekttäthet och vätskekylning i områden med hög effekttäthet, är den dominerande metoden. Detta gör det ännu viktigare att förstå datacentrets effekttäthet, så att du kan utforma ditt datacenter med den optimala kylningsmetoden. 

En högre täthet förkortar dessutom livslängden för den infrastruktur som byggts upp kring den. Strömfördelningsenheter, bussledningar och kylsystem som är dimensionerade för ett genomsnitt på 10 kW klarar inte av att hantera ett rack på 130 kW på ett smidigt sätt. De måste bytas ut, inte uppgraderas.

Detta får direkta konsekvenser för uppdateringscyklerna: den hårdvara som bygger på gårdagens antaganden om täthet blir föråldrad snabbare än vad avskrivningsplanen utgår ifrån, och den tas ur drift i stora mängder när en anläggning slutligen går över till nästa generations rack.

När en anläggning uppgraderas för att klara rack med högre täthet kan de servrar, PDU:er och kylutrustning som dimensionerats för den gamla tätheten inte återanvändas. De tas ur drift, oftast i stora mängder och oftast inom en snävare tidsram än vad någon hade budgeterat för. Om den övergången ingår i er plan, exIT:s tjänster för avveckling av datacenter hantera logistiken, spårbarheten och datarensningen just för den typen av storskalig infrastrukturövergång.