Ein Vermächtnis der Innovation: Mit fortschrittlicher Kühlung für KI und HPC immer einen Schritt voraus

Rückblick auf das Jahr 2023 und Ausblick auf das Jahr 2024. 

Das Ende des Jahres ist eine großartige Gelegenheit, um zurückzublicken, über Erfolge und gelernte Lektionen nachzudenken und darüber, wie wir auf der Vergangenheit aufbauen, während wir für die Zukunft planen. 

Künstliche Intelligenz (KI) und Hochleistungsrechnen (HPC) haben sich als wichtige Bereiche mit Innovationspotenzial und Möglichkeiten zur Geschäftstransformation herauskristallisiert. 

Die Herausforderung für IT-Führungskräfte besteht darin, diese hochdichten Workloads mit der richtigen IT-Infrastruktur zu ermöglichen, und zunehmend diskutiert die Community über fortschrittliche Kühltechnologien wie Flüssigkeitskühlung.

Die Direktkühlung (DLC) wird heute mehr denn je in Rechenzentren eingesetzt – aber würde es Sie überraschen, dass wir sie seit 2015 in unseren Rechenzentrumsdesigns bei Digital Realty einsetzen? Wussten Sie auch, dass Flüssigkeitskühlung nicht immer die richtige Wahl für jede rechenintensive KI- oder HPC-Anwendung ist?

In diesem Beitrag werde ich die Grundlagen der Kühlungsanforderungen von Rechenzentren für rechenintensive Workloads wie KI und HPC erläutern und darauf eingehen, wie die Innovationsgeschichte von Digital Realty uns darauf vorbereitet hat, die steigende Nachfrage nach fortschrittlichen Kühltechniken aller Art, einschließlich Flüssigkeitskühlung, zu unterstützen. 

Ich werde Ihnen auch Fallstudien aus unserem Innovationsprozess vorstellen, die zeigen, dass es bei der Ermöglichung von Innovation eher um die richtige Strategie und die richtigen Partner geht als um einen Einheitsansatz.

Kühlbedarf von Workloads mit hoher Dichte

Die Dichte einer KI- oder HPC-Bereitstellung bestimmt ihren einzigartigen Kühlbedarf. 

Die Leistungsdichteanforderungen für KI und HPC können 5- bis 10-mal höher sein als bei anderen Anwendungsfällen in Rechenzentren. Traditionelle Arbeitslasten liegen in der Regel im Bereich von 5–8 kW pro Rack. 

Im Jahr 2024 dürften einige Computerhardware Leistungsdichten von über 100 kW/Rack ermöglichen, und die Spitzenleistungsdichte im Rechenzentrum könnte in den nächsten Jahren 150 kW/Rack erreichen. 

Bei herkömmlichen Arbeitslastdichten kann die Kühlung durch Luft erfolgen. Allerdings benötigen die meisten KI- und HPC-Workflows spezielle Kühlungsmethoden wie die direkte Flüssigkeitskühlung (DLC), die luftunterstützte Flüssigkeitskühlung (AALC) oder einen Wärmetauscher an der Rückseite.

Nicht alle KI- und HPC-Workloads benötigen Flüssigkeitskühlung. 

Die Anforderungen an die Flüssigkeitskühlung unterscheiden sich je nach Hardware-Anbieter, der spezifischen Hardware selbst und der Art der Arbeitslast. Flüssigkeitskühlung ist nicht für alle Hardware oder jedes Szenario geeignet. 

Selbst im Zeitalter der KI wird nicht jedes Rack 100 kW verbrauchen und möglicherweise keine spezielle, hochentwickelte Kühlung benötigen. 

So sind beispielsweise Inferencing-Einsätze in der Regel weniger stromhungrig als Trainingseinsätze und können möglicherweise mit herkömmlichen Luftkühlungstechniken gekühlt werden. Maschinelles Lernen benötigt weniger Ressourcen, während Deep Learning und generative KI aufgrund ihrer Komplexität riesige Umgebungen erfordern. 

Es ist wichtig, dass IT-Leiter verstehen, dass verschiedene KI- und HPC-Workloads unterschiedliche Kühlanforderungen haben und dass nicht jeder Partner des Rechenzentrums über das spezialisierte Wissen oder die Infrastrukturkapazitäten verfügt, um die Technologie zu ermöglichen. 

Die Anforderungen für jede Bereitstellung sind unterschiedlich. Daher ist es wichtig, mit einem Partner zusammenzuarbeiten, der eine maßgeschneiderte Lösung entwickelt und sich nicht auf einen Einheitsansatz verlässt. Deshalb macht Digital Realtys Vermächtnis an Rechenzentrumsdesign-Expertise mit fortschrittlicher Kühlung einen Unterschied für unsere Kunden.

Strategien für Innovation 

Die globale Rechenzentrumsplattform PlatformDIGITAL^® von Digital Realty wurde als Heimat für viele bahnbrechende KI- und HPC-Workloads ausgewählt.

Wir haben gelernt, dass einige Schlüsselstrategien uns nicht nur helfen, mit der Technologie Schritt zu halten – wir bleiben einen Schritt voraus.

IT-Strategien zur Unterstützung von KI- und HPC-Workflows müssen Folgendes ermöglichen: 

• Agilität
• Skalierung
• Nachhaltiges Wachstum 

Diese Fallstudien aus unserer eigenen Innovationsreise im letzten Jahrzehnt zeigen diese Strategien in Aktion. Sie zeigen auch, wie unsere Expertise und Innovationsstrategie uns helfen, die richtige Lösung für die Situation zu finden, anstatt auf einen Einheitsansatz zu setzen. 

Fallstudien zur Innovation 

Maßstab aktivieren: eine leistungsstarke Handelsmaschine mit Flüssigkeitskühlung  

2015 war für uns bei Digital Realty ein Jahr des Umbruchs; es war auch mein erstes Jahr im Unternehmen. Wir haben ein ehrgeiziges Projekt gestartet, um die Grundlage für ein globales Finanzdienstleistungsunternehmen zu schaffen, das sich auf algorithmischen Hochfrequenzhandel spezialisiert hat. 

Ein wesentlicher Bestandteil dieses Vorhabens war der strategische Wechsel von der herkömmlichen Luftkühlung hin zu einer fortschrittlichen Flüssigkeitskühlung bis hinunter zur Chipebene, um HPC-Cluster zu unterstützen. Diese technische Meisterleistung steigerte nicht nur die Effizienz des Kühlsystems, sondern ermöglichte es uns auch, unsere Technologie im Maßstab zu erweitern, sodass wir unseren Kunden auch weiterhin unterstützen konnten, als ihre Bereitstellung auf fast 6 MW anwuchs. 

Die Investition in die nächste Generation der Flüssigkeitskühlung war eine Entscheidung, von der wir wussten, dass sie unseren Kunden die Möglichkeit gibt, über ihre unmittelbaren Bedürfnisse hinauszugehen und eine Fähigkeit zu entwickeln, die auf langfristige Skalierbarkeit und Nachhaltigkeit ausgerichtet ist.   

Nachhaltiges Wachstum ermöglichen: Supercomputing mit anpassbarem Design 

Vor Kurzem haben wir mit einem europäischen Kunden zusammengearbeitet, um eine ausgeklügelte Supercomputerumgebung zu entwickeln, die bis zu 70 kW pro Rack in einer gemischten Umgebung umfasst. Der Kunde musste schnell bereitstellen und gleichzeitig die neuen Nachhaltigkeitsvorschriften einhalten. 

3–5 Jahre mit dem Bau eines neuen Rechenzentrums zu warten, war keine Option, weshalb unsere Möglichkeit, bestehende Anlagen nachzurüsten, Kunden schneller in Betrieb bringt. Mit einer energieeffizienten Anlage, die wir 2013 gebaut haben, konnten wir die hohen Anforderungen an hohe Leistungsdichte und Konnektivität mit minimalen Änderungen an unserer Anlage erfüllen. Dies ermöglichte eine 400 % schnellere Bereitstellung.¹ 

Unser Kunde prognostizierte eine Verbesserung der Energieeffizienz um 30 % durch den Wechsel zur Flüssigkeitskühlung.¹ Sie profitierten außerdem vom Aquifer-Wärmespeichersystem (ATES) von Digital Realty und von vollständig Erneuerbaren Energien, um die von den lokalen Nachhaltigkeitsvorschriften festgelegten CO₂-Ziele zu erreichen. 

Unsere Fähigkeit, Nachrüstdesigns zu entwickeln, zeigt unser Engagement für sowohl modernstes als auch agiles Design, das ein nachhaltiges und zeitnahes Wachstum ermöglicht. Unsere Konstruktionsprinzipien stellen sicher, dass unsere Infrastruktur nicht nur den gegenwärtigen Bedürfnissen, sondern auch den Anforderungen der nächsten Jahrzehnte entsprechen wird.

Agilität ermöglichen: eine flexible, zukunftssichere Bereitstellung von generativer KI 

Heute spielen wir eine Schlüsselrolle bei der Weiterentwicklung der generativen KI (GenKI). Wir arbeiten mit einem Kunden zusammen, der über 30.000 der fortschrittlichsten GPUs in eine riesige Plattform integriert.

Um fortgeschrittene Computing-Leistung zu ermöglichen, erfordert die Bereitstellung, dass jede GPU in einem einzigen Computing-Cluster verbunden ist. Sie benötigten einen Anbieter einer Rechenzentrumsplattform, der ihnen bei der schnellen Bereitstellung helfen konnte, um den Nutzen ihrer GPU-Investition zu realisieren, was angesichts ihrer speziellen Designanforderungen eine noch größere Herausforderung darstellte.

Unsere Investitionsstrategie zielt darauf ab, den zukünftigen Bedarf zu antizipieren, was es uns ermöglicht hat, ihn mit einer baureifen Einrichtung mit fertigen Designs abzugleichen. Unser agiler, modularer Designansatz ermöglichte es uns, ihre komplexen Designherausforderungen zu lösen und gleichzeitig 99 % des ursprünglichen Designs beizubehalten, was bedeutete, dass wir schneller mit dem Bau beginnen konnten.

Unser agiler Ansatz ermöglicht es ihnen, bereits in 12 Monaten bereitzustellen, statt der 36 Monate, die sie bei einem individuellen Aufbau benötigen.¹ Die Anforderungen unserer Kunden verändern sich rasant, ebenso wie die Technologie und die Lösungen – deshalb muss Agilität eine Kernstrategie sein, um Innovationen zu ermöglichen. 

Obwohl dies die Definition einer fortgeschrittenen KI-Workload ist, war die direkte Flüssigkeitskühlung nicht die beste Wahl für die Kühlung. Dies ist ein gutes Beispiel dafür, warum es für die Kühlung von Workloads mit hoher Dichte keine Einheitslösung gibt.

Jenseits der Infrastruktur: Förderung einer Innovationskultur  

Ein weiteres Schlüsselelement für die Umsetzung dieser Innovationsstrategien ist Ihr Team von Mitarbeitern. Für alle IT-Führungskräfte ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass unsere Erfolge nicht nur auf der Infrastruktur basieren; sie hängen mit der Innovationskultur zusammen, die wir kultiviert haben.

Bei Digital Realty bringen unsere talentierten Teams ein Vermächtnis an Innovation und Technik mit, für das wir zahlreiche Auszeichnungen als Wegbereiter im Rechenzentrumsbereich erhalten haben.

Unsere Innovationskultur bei Digital Realty ermöglicht eine enge Zusammenarbeit mit unseren Kunden und gibt unseren Partnern die Sicherheit, dass sie auch in Zukunft mit Digital Realty wachsen können. 

Eine Vision für die Zukunft  

Meine Aufgabe als Chief Technology Officer bei Digital Realty ist es, die technologischen Bedürfnisse unserer Kunden zu verstehen und sicherzustellen, dass Digital Realty diese Bedürfnisse nicht nur heute, sondern auch morgen unterstützen kann. 

Mit Blick auf die Zukunft bleiben wir unserem Ziel treu, nicht nur an der technologischen Landschaft teilzuhaben, sondern sie aktiv zu gestalten. Unsere Mission ist es, die Innovationskraft unserer Kunden durch Agilität, Skalierung und nachhaltiges Wachstum zu fördern.

Nachhaltigkeit ist uns besonders wichtig. Wir erweitern weiterhin unsere Abdeckung kohlenstofffreier und erneuerbarer Energiequellen, um mit der Kundennachfrage Schritt zu halten – wir haben mehr als 1 Gigawatt Solar- und Windenergie unter Vertrag – und wir haben begonnen, alternative Kraftstoff-Sekundärstromlösungen einzusetzen, um den CO₂-Fußabdruck unserer Rechenzentren weiter zu reduzieren.

Wir werden uns darauf konzentrieren, die beste Technologie rechtzeitig einzusetzen, um die Bedürfnisse unserer Kunden zu erfüllen, anstatt den Status quo flächendeckend einzuführen und die Kunden von morgen zu zwingen, die Einschränkungen von gestern zu akzeptieren. Dank dieses Ansatzes ist Digital Realty in der Lage, die in diesem Beitrag genannten Beispiele sowie alle möglichen anderen Kundenbedürfnisse weltweit zu bedienen.

Unsere Anpassungsfähigkeit, unser Innovationsgeist und unsere reiche Tradition machen uns zu einem einzigartigen und beständigen Unternehmen in der sich ständig weiterentwickelnden Welt der Technologie.

Nachhaltige Innovation findet nicht über Nacht statt, aber bei Digital Realty haben wir gelernt, dass wir uns immer in die richtige Richtung bewegen, wenn wir unseren Werten treu bleiben und uns darauf konzentrieren, wie wir die Bedürfnisse unserer Kunden am besten erfüllen können. 

Besuchen Sie uns bei Digital Realty, während wir weiterhin die Zukunft der Technologie definieren. Bleiben Sie innovativ, nehmen Sie Kontakt zu uns auf, und lassen Sie uns KI und HPC so bereitstellen, dass Sie Ihre Organisation transformieren.  

Mehr erfahren über KI-taugliche Rechenzentrumsinfrastruktur: 

• Nutzen Sie das Potenzial von KI und bewältigen Sie Störungen mit Digital Realty
• Haben Rechenzentren im Zeitalter der KI ausgedient? Nicht nach unserer Einschätzung
• Integration von KI in bestehende Infrastrukturen 

¹ Prognostizierte Ergebnisse für diesen Kunden im Vergleich zu seiner bestehenden Infrastruktur vor der Einführung und Verbindung auf PlatformDIGITAL® oder im Vergleich zu alternativen Lösungen, die zum Zeitpunkt des Kaufs verfügbar sind.