Honeywell Aerospace đưa công nghệ kiểm soát nhiệt hàng không vũ trụ vào trung tâm dữ liệu AI của Equinix
Mô-đun Thermal Response Module (TRM) giúp duy trì khả năng làm mát liên tục cho hạ tầng AI sử dụng tản nhiệt chất lỏng, ngay cả khi xảy ra sự cố nguồn điện hoặc tải tính toán thay đổi đột ngột.
Tại Phoenix, Honeywell Aerospace (NASDAQ: HONA) thông báo đã hợp tác với Equinix – một trong những công ty hàng đầu thế giới về hạ tầng kỹ thuật số – để thử nghiệm và lắp đặt mô-đun Thermal Response Module (TRM) tại Trung tâm Đồng sáng tạo Equinix (Co-Innovation Facility - CIF) ở Ashburn, bang Virginia, Mỹ.
Honeywell Aerospace đang mở rộng ứng dụng các công nghệ quản lý nhiệt của mình sang nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm hàng không vũ trụ, quốc phòng và trung tâm dữ liệu. Theo công ty, yêu cầu xử lý nhiệt trong các hệ thống hàng không thương mại và quốc phòng có nhiều điểm tương đồng với những gì đang diễn ra tại các trung tâm dữ liệu hiện đại.
Khi các trung tâm dữ liệu AI chuyển sang hạ tầng mật độ cao hơn, vấn đề tản nhiệt ngày càng trở nên quan trọng. Chỉ một khoảng thời gian gián đoạn hoặc biến động nhỏ trong hệ thống làm mát cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của GPU, đồng thời tiềm ẩn nguy cơ gây hư hỏng những thiết bị phần cứng có giá trị cao.
Đây chính là vấn đề mà Thermal Response Module (TRM) hướng đến giải quyết. Thiết bị hoạt động như một bộ đệm nhiệt, giúp duy trì nhiệt độ chất làm mát ổn định khi nguồn điện gặp sự cố, nhu cầu tính toán tăng giảm đột ngột hoặc hệ thống làm mát xuất hiện những biến động bất thường.
Theo Omdia, hiện nay chưa đến một nửa số trung tâm dữ liệu trên thế giới triển khai một hình thức làm mát bằng chất lỏng. Tuy nhiên, thị trường này được dự báo sẽ duy trì tốc độ tăng trưởng hàng năm khoảng 20% trong 5 năm tới.
Giải pháp bổ sung cho hệ thống làm mát chất lỏng hiện có
Một trong những điểm đáng chú ý của TRM là thiết kế dạng mô-đun, có thể lắp đặt trực tiếp vào hệ thống làm mát hiện tại mà không cần thay đổi lại kiến trúc tổng thể.
Thiết bị được tích hợp vào vòng tuần hoàn chất làm mát, nằm giữa bộ phân phối chất làm mát (CDU - Coolant Distribution Unit) và máy chủ. Đáng chú ý, TRM không phụ thuộc vào nhà sản xuất hay kiến trúc của CDU, giúp các đơn vị vận hành trung tâm dữ liệu dễ dàng triển khai mà không phải thiết kế lại toàn bộ hệ thống.
Về nguyên lý hoạt động, TRM sử dụng vật liệu chuyển pha (Phase-change materials) do Honeywell phát triển. Những vật liệu này có khả năng hấp thụ và lưu trữ nhiệt năng, sau đó giải phóng nhiệt khi cần thiết. Nhờ đó, thiết bị có thể phản ứng gần như tức thời trước những thay đổi về tải nhiệt, giúp duy trì hoạt động làm mát trong thời gian hệ thống chính đang điều chỉnh.
Honeywell cho biết TRM có khả năng cung cấp công suất làm mát cao gấp 7,6 lần so với nước lạnh thông thường. Hệ thống có thể ổn định vòng tuần hoàn làm mát chỉ trong vài giây và được mở rộng để cung cấp khả năng đệm nhiệt trong nhiều phút.
Điều này mang lại một số lợi ích thiết thực cho các trung tâm dữ liệu AI, chẳng hạn như hạn chế tình trạng nhiệt độ tăng đột ngột, giảm nguy cơ vi phạm các cam kết về chất lượng dịch vụ (SLA), đồng thời tạo thêm khoảng dự phòng nhiệt để hệ thống có thể vận hành ở nhiệt độ vòng tuần hoàn làm mát cao hơn.
Ngoài ra, việc tối ưu hiệu quả làm mát còn giúp các đơn vị vận hành phân bổ nhiều điện năng hơn cho hoạt động tính toán tạo doanh thu thay vì phải dành quá nhiều nguồn lực cho hệ thống làm mát.
Ông Pawel Wlodarczak, Giám đốc đổi mới thiết kế thuộc bộ phận Thiết kế toàn cầu của Equinix, cho biết:
“Chúng tôi rất vui khi được hợp tác với Honeywell Aerospace trong quá trình phát triển và thử nghiệm Thermal Response Module. Các thử nghiệm tại Trung tâm Đồng sáng tạo Ashburn đã chứng minh khả năng xử lý những biến động nhanh về tải nhiệt khi làm mát GPU của công nghệ này, đồng thời yêu cầu không gian lắp đặt nhỏ hơn so với các bồn chứa đệm nhiệt truyền thống. Khi các hệ thống AI tiếp tục mở rộng quy mô, những đổi mới như vậy sẽ góp phần giải quyết các thách thức quan trọng về làm mát và hạ tầng.”
Tận dụng công nghệ hàng không vũ trụ cho hạ tầng AI
Hiện nay, các nhà vận hành trung tâm dữ liệu đang ngày càng chuyển sang phương pháp làm mát trực tiếp bằng chất lỏng tại chip (Direct-to-chip liquid cooling) nhằm đáp ứng nhu cầu tản nhiệt của những bộ xử lý AI ngày càng mạnh mẽ.
Trong mô hình này, chất làm mát được dẫn trực tiếp đến các tấm tiếp xúc nhiệt đặt trên CPU hoặc GPU, giúp đưa nhiệt ra khỏi những linh kiện có mật độ công suất cao hiệu quả hơn so với phương pháp làm mát bằng không khí truyền thống.
TRM được thiết kế để bổ sung khả năng ổn định nhiệt cho các hệ thống như vậy. Khi xảy ra gián đoạn nguồn điện, tải tính toán tăng đột biến trong thời gian ngắn hoặc hoạt động làm mát có biến động, mô-đun sẽ cung cấp hỗ trợ nhiệt tức thời, giúp máy chủ AI tiếp tục hoạt động ổn định và bảo vệ những linh kiện phần cứng đắt tiền.
Ông Rich DeGraff, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành bộ phận Control Systems của Honeywell Aerospace, chia sẻ:
“Các tác vụ AI đang đặt ra áp lực lớn hơn rất nhiều lên hệ thống quản lý nhiệt của trung tâm dữ liệu so với mức thiết kế ban đầu. Chúng tôi đã ứng dụng công nghệ vật liệu chuyển pha vốn được phát triển để bảo vệ những hệ thống hàng không vũ trụ và quốc phòng có vai trò đặc biệt quan trọng, qua đó giải quyết một thách thức tương tự trong hạ tầng AI. Sự hợp tác với Equinix cho thấy những công nghệ đã được kiểm chứng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ có thể giúp các đơn vị vận hành trung tâm dữ liệu bảo vệ phần cứng quan trọng, duy trì hiệu suất và giảm thiểu nguy cơ gián đoạn.”
Về cấu tạo, Thermal Response Module kết hợp vật liệu chuyển pha được thiết kế chuyên biệt, bộ trao đổi nhiệt có khả năng đáp ứng cả nhu cầu làm mát nhanh lẫn duy trì làm mát trong thời gian dài, cùng hệ thống cảm biến tích hợp để theo dõi trạng thái tích trữ năng lượng nhiệt.
Sự kết hợp này giúp ổn định nhiệt độ, đồng thời cải thiện tính nhất quán và hiệu quả hoạt động của máy làm lạnh (Chiller), bộ phân phối chất làm mát (CDU) và các thiết bị làm mát khác nằm ở phía trước trong hệ thống.
Thiết kế dạng mô-đun cũng cho phép tùy chỉnh và mở rộng quy mô linh hoạt, từ những hệ thống triển khai tại biên (Edge) cho đến các cụm máy chủ AI quy mô lớn.
Có thể thấy, khi GPU và các bộ xử lý AI ngày càng tiêu thụ nhiều điện năng, bài toán làm mát không còn đơn thuần là tăng công suất Chiller hay bổ sung thêm hệ thống tản nhiệt. Khả năng duy trì nhiệt độ ổn định trước những biến động bất ngờ cũng trở thành yếu tố quan trọng đối với độ tin cậy của toàn bộ trung tâm dữ liệu. Đây chính là hướng tiếp cận mà Honeywell Aerospace đang đưa từ lĩnh vực hàng không vũ trụ sang hạ tầng AI.
Tại Phoenix, Honeywell Aerospace (NASDAQ: HONA) thông báo đã hợp tác với Equinix – một trong những công ty hàng đầu thế giới về hạ tầng kỹ thuật số – để thử nghiệm và lắp đặt mô-đun Thermal Response Module (TRM) tại Trung tâm Đồng sáng tạo Equinix (Co-Innovation Facility - CIF) ở Ashburn, bang Virginia, Mỹ.
Khi các trung tâm dữ liệu AI chuyển sang hạ tầng mật độ cao hơn, vấn đề tản nhiệt ngày càng trở nên quan trọng. Chỉ một khoảng thời gian gián đoạn hoặc biến động nhỏ trong hệ thống làm mát cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của GPU, đồng thời tiềm ẩn nguy cơ gây hư hỏng những thiết bị phần cứng có giá trị cao.
Đây chính là vấn đề mà Thermal Response Module (TRM) hướng đến giải quyết. Thiết bị hoạt động như một bộ đệm nhiệt, giúp duy trì nhiệt độ chất làm mát ổn định khi nguồn điện gặp sự cố, nhu cầu tính toán tăng giảm đột ngột hoặc hệ thống làm mát xuất hiện những biến động bất thường.
Theo Omdia, hiện nay chưa đến một nửa số trung tâm dữ liệu trên thế giới triển khai một hình thức làm mát bằng chất lỏng. Tuy nhiên, thị trường này được dự báo sẽ duy trì tốc độ tăng trưởng hàng năm khoảng 20% trong 5 năm tới.
Giải pháp bổ sung cho hệ thống làm mát chất lỏng hiện có
Một trong những điểm đáng chú ý của TRM là thiết kế dạng mô-đun, có thể lắp đặt trực tiếp vào hệ thống làm mát hiện tại mà không cần thay đổi lại kiến trúc tổng thể.
Thiết bị được tích hợp vào vòng tuần hoàn chất làm mát, nằm giữa bộ phân phối chất làm mát (CDU - Coolant Distribution Unit) và máy chủ. Đáng chú ý, TRM không phụ thuộc vào nhà sản xuất hay kiến trúc của CDU, giúp các đơn vị vận hành trung tâm dữ liệu dễ dàng triển khai mà không phải thiết kế lại toàn bộ hệ thống.
Về nguyên lý hoạt động, TRM sử dụng vật liệu chuyển pha (Phase-change materials) do Honeywell phát triển. Những vật liệu này có khả năng hấp thụ và lưu trữ nhiệt năng, sau đó giải phóng nhiệt khi cần thiết. Nhờ đó, thiết bị có thể phản ứng gần như tức thời trước những thay đổi về tải nhiệt, giúp duy trì hoạt động làm mát trong thời gian hệ thống chính đang điều chỉnh.
Honeywell cho biết TRM có khả năng cung cấp công suất làm mát cao gấp 7,6 lần so với nước lạnh thông thường. Hệ thống có thể ổn định vòng tuần hoàn làm mát chỉ trong vài giây và được mở rộng để cung cấp khả năng đệm nhiệt trong nhiều phút.
Điều này mang lại một số lợi ích thiết thực cho các trung tâm dữ liệu AI, chẳng hạn như hạn chế tình trạng nhiệt độ tăng đột ngột, giảm nguy cơ vi phạm các cam kết về chất lượng dịch vụ (SLA), đồng thời tạo thêm khoảng dự phòng nhiệt để hệ thống có thể vận hành ở nhiệt độ vòng tuần hoàn làm mát cao hơn.
Ngoài ra, việc tối ưu hiệu quả làm mát còn giúp các đơn vị vận hành phân bổ nhiều điện năng hơn cho hoạt động tính toán tạo doanh thu thay vì phải dành quá nhiều nguồn lực cho hệ thống làm mát.
Ông Pawel Wlodarczak, Giám đốc đổi mới thiết kế thuộc bộ phận Thiết kế toàn cầu của Equinix, cho biết:
“Chúng tôi rất vui khi được hợp tác với Honeywell Aerospace trong quá trình phát triển và thử nghiệm Thermal Response Module. Các thử nghiệm tại Trung tâm Đồng sáng tạo Ashburn đã chứng minh khả năng xử lý những biến động nhanh về tải nhiệt khi làm mát GPU của công nghệ này, đồng thời yêu cầu không gian lắp đặt nhỏ hơn so với các bồn chứa đệm nhiệt truyền thống. Khi các hệ thống AI tiếp tục mở rộng quy mô, những đổi mới như vậy sẽ góp phần giải quyết các thách thức quan trọng về làm mát và hạ tầng.”
Tận dụng công nghệ hàng không vũ trụ cho hạ tầng AI
Hiện nay, các nhà vận hành trung tâm dữ liệu đang ngày càng chuyển sang phương pháp làm mát trực tiếp bằng chất lỏng tại chip (Direct-to-chip liquid cooling) nhằm đáp ứng nhu cầu tản nhiệt của những bộ xử lý AI ngày càng mạnh mẽ.
Trong mô hình này, chất làm mát được dẫn trực tiếp đến các tấm tiếp xúc nhiệt đặt trên CPU hoặc GPU, giúp đưa nhiệt ra khỏi những linh kiện có mật độ công suất cao hiệu quả hơn so với phương pháp làm mát bằng không khí truyền thống.
TRM được thiết kế để bổ sung khả năng ổn định nhiệt cho các hệ thống như vậy. Khi xảy ra gián đoạn nguồn điện, tải tính toán tăng đột biến trong thời gian ngắn hoặc hoạt động làm mát có biến động, mô-đun sẽ cung cấp hỗ trợ nhiệt tức thời, giúp máy chủ AI tiếp tục hoạt động ổn định và bảo vệ những linh kiện phần cứng đắt tiền.
Ông Rich DeGraff, Chủ tịch kiêm Giám đốc điều hành bộ phận Control Systems của Honeywell Aerospace, chia sẻ:
“Các tác vụ AI đang đặt ra áp lực lớn hơn rất nhiều lên hệ thống quản lý nhiệt của trung tâm dữ liệu so với mức thiết kế ban đầu. Chúng tôi đã ứng dụng công nghệ vật liệu chuyển pha vốn được phát triển để bảo vệ những hệ thống hàng không vũ trụ và quốc phòng có vai trò đặc biệt quan trọng, qua đó giải quyết một thách thức tương tự trong hạ tầng AI. Sự hợp tác với Equinix cho thấy những công nghệ đã được kiểm chứng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ có thể giúp các đơn vị vận hành trung tâm dữ liệu bảo vệ phần cứng quan trọng, duy trì hiệu suất và giảm thiểu nguy cơ gián đoạn.”
Về cấu tạo, Thermal Response Module kết hợp vật liệu chuyển pha được thiết kế chuyên biệt, bộ trao đổi nhiệt có khả năng đáp ứng cả nhu cầu làm mát nhanh lẫn duy trì làm mát trong thời gian dài, cùng hệ thống cảm biến tích hợp để theo dõi trạng thái tích trữ năng lượng nhiệt.
Sự kết hợp này giúp ổn định nhiệt độ, đồng thời cải thiện tính nhất quán và hiệu quả hoạt động của máy làm lạnh (Chiller), bộ phân phối chất làm mát (CDU) và các thiết bị làm mát khác nằm ở phía trước trong hệ thống.
Thiết kế dạng mô-đun cũng cho phép tùy chỉnh và mở rộng quy mô linh hoạt, từ những hệ thống triển khai tại biên (Edge) cho đến các cụm máy chủ AI quy mô lớn.
Có thể thấy, khi GPU và các bộ xử lý AI ngày càng tiêu thụ nhiều điện năng, bài toán làm mát không còn đơn thuần là tăng công suất Chiller hay bổ sung thêm hệ thống tản nhiệt. Khả năng duy trì nhiệt độ ổn định trước những biến động bất ngờ cũng trở thành yếu tố quan trọng đối với độ tin cậy của toàn bộ trung tâm dữ liệu. Đây chính là hướng tiếp cận mà Honeywell Aerospace đang đưa từ lĩnh vực hàng không vũ trụ sang hạ tầng AI.