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Una de las cosas más locas de la industria es que hemos estado viendo noticias y los analistas todavía pregonan los beneficios del enfriamiento por inmersión de dos fases. Hay un problema. Los grandes hiperescaladores como Microsoft y Meta han detenido efectivamente la investigación sobre enfriamiento por inmersión en dos fases por una simple razón: se ha descubierto que los fluidos utilizados tienen efectos secundarios tan tóxicos que compañías como 3M detendrán la producción de los químicos en 2025. Parte de esto se debe simplemente a que las empresas que crean los líquidos refrigerantes por inmersión se enfrentan a muchas demandas multimillonarias.

El enfriamiento por inmersión funciona según un concepto bastante simple. Los equipos informáticos (para nuestros fines, normalmente servidores) se colocan en un tanque con líquido no conductor. Dado que los líquidos generalmente conducen el calor mejor que el aire, la idea del enfriamiento por inmersión es transferir calor desde componentes calientes como CPU, GPU, aceleradores de IA y más, al líquido que circula en el tanque. Luego se elimina el calor del líquido para mantener los servidores funcionando fríos. Lo sorprendente de la refrigeración por inmersión en comparación con las placas frías como las que se tendrían en los refrigeradores líquidos AIO de consumo es que la refrigeración por inmersión elimina el calor de todos los componentes del servidor, por lo que no se necesitan ventiladores.

Eliminar el calor de manera más eficiente significa un menor consumo de energía general. En los servidores modernos que revisamos, los ventiladores pueden consumir entre el 15 y el 20% del consumo total de energía del sistema. Los ventiladores también son una fuente potencial de fallas, y empresas como Alibaba han descubierto que los componentes son más confiables cuando están sumergidos y no expuestos al aire.

En cuanto al enfriamiento por inmersión, existen generalmente dos enfoques. El primero es el enfriamiento monofásico. En la refrigeración monofásica, el líquido de un tanque generalmente circula mediante bombas entre el tanque con servidores y un intercambiador de calor. Hay varios diseños, pero normalmente este intercambio de calor se produce con el agua de la instalación. La clave del enfriamiento monofásico es que el fluido está diseñado para permanecer líquido. Esa es la fase única en el nombre.

El enfriamiento por inmersión de dos fases es similar en muchos aspectos, pero hay una gran diferencia. Las dos fases son tanto líquidas como gaseosas. A medida que los servidores calientan el líquido, no solo lo calientan. En cambio, hace que el líquido hierva y se convierta en gas. Eso ayuda a circular el líquido sin usar una bomba, una gran ventaja. Luego, el gas se enfría mediante un condensador y se devuelve a su forma líquida. Por lo general, los tanques de inmersión de dos fases deben sellarse cuando funcionan para contener el vapor. Aumentar la confiabilidad es importante con esto porque dar servicio al equipo significa esperar a que se enfríe, romper el sello una vez que el vapor se haya vuelto líquido nuevamente y luego abrir el tanque. La industria se centró en este método no sólo en los tanques.

También vimos nodos de supercomputadora individuales con enfriamiento por inmersión de dos fases. A veces, como en la supercomputadora Sugon que aparece a continuación, esto se llamaba simplemente "cambio de fase", en referencia a los cambios de fase de líquido a gas (y de gas a líquido). Este enfoque permite dar servicio a nodos individuales, sin el desafío de tener que cerrar un bastidor completo. Esto era de SC19, pero aun así no se nos permitió tomar fotografías más cercanas.

El enfriamiento por inmersión de dos fases resultó prometedor porque, en general, podía admitir piezas con un TDP más alto. El desafío es que muchos de los fluidos utilizados ahora están siendo descontinuados.

PFAS significa sustancia perfluoroalquilada y polifluoroalquilada. A menudo se los denomina “químicos permanentes” debido a su tendencia a no descomponerse de forma natural. Las PFAS también pueden causar cáncer y otros impactos negativos en la vida. Uno de los fluidos más utilizados en el enfriamiento por inmersión de dos fases, pero también en cosas como la fabricación de semiconductores, fue 3M Novec.

Esta clase de sustancia fue el centro del cierre de la planta de 3M en Bélgica y del trabajo de Bélgica para conseguir una prohibición de las PFAS en la UE. La EPA de EE.UU. también se ha interesado por estos productos químicos. Estos productos químicos han sido objeto de suficiente escrutinio, por lo que 3M tiene un minisitio sobre PFAS que intenta convencer a la gente de que no todos son malos. Por lo general, cuando las empresas crean minisitios dedicados a decir que algo no es tan malo, asumimos que probablemente lo sea.

A principios de junio de 2023, 3M anunció que estaba cerca de llegar a un acuerdo de 10.000 millones de dólares con ciudades de EE. UU. por la contaminación causada por PFAS y hay otras demandas por esta clase de productos químicos que aún están activas. Hay más de 4000 demandas presentadas sobre PFAS y este acuerdo es para un conjunto consolidado de casos. Esta misma semana, el juicio se retrasó porque se acercaba el acuerdo.

Empresas como Meta, Microsoft, Google y otras tienen objetivos ESG y han estado analizando el enfriamiento por inmersión para ayudar a reducir el PUE del centro de datos para lograr esos objetivos. Desafortunadamente, el uso de sustancias “químicas permanentes” como éstas no es compatible con esos objetivos. Aún así, vemos muchas referencias de enfriamiento por inmersión de dos fases todavía en la industria. Por ejemplo, la página de Soluciones de refrigeración y energía para centros de datos de Dell todavía incluye la refrigeración por inmersión de dos fases como una opción a pesar del enfoque ESG de la empresa. Nuestra sensación es que Dell todavía lo incluye como tema de conversación. Este es sólo uno de los muchos ejemplos en los que la industria ha tardado en actualizarse. Quizás en el futuro se desarrollen y prueben nuevos fluidos para su uso en enfriamiento por inmersión de dos fases.

Muchos habrán notado que dejamos de cubrir el enfriamiento por inmersión de dos fases el año pasado cuando la EPA de EE. UU. y Bélgica comenzaron a interesarse más en los PFAS. Es de esperar que la industria encuentre una solución, pero esto suele ser un desafío con los enfoques de cambio de fase. Con la transición de fase al gas, abrir tanques para mantenimiento es un desafío mayor. Ese gas también tiene el potencial de ser tóxico dependiendo del fluido utilizado, lo que hace que el enfriamiento por inmersión en dos fases sea mucho más desafiante para las operaciones del centro de datos.

Por ahora, parece que estamos en un mundo de refrigeración líquida monofásica versus refrigeración líquida directa al chip, ya que los grandes hiperescaladores estadounidenses están recortando estos proyectos y el fluido primario dejará de producirse en algún momento de los próximos 18 a 19 meses. . Si los proyectos se recuperan con nuevos fluidos más seguros, cubriremos aquellos relacionados con STH nuevamente.