Будущие тенденции и вызовы: куда движутся серверы?

По мере того как волна искусственного интеллекта захлестывает весь мир, спрос на вычислительные мощности ИИ растет с поразительной годовой скоростью 300%, что приводит к беспрецедентным преобразованиям и вызовам для серверных технологий.

В сегодняшнюю эпоху быстрого развития ИИ серверы, как основные носители вычислительной мощности, претерпевают революционные изменения. От аппаратной архитектуры до управления тепловым режимом, от систем электропитания до развития экосистемы — серверная индустрия одновременно решает задачи, связанные с экспоненциальным ростом вычислительных потребностей, и переосмысливает свою будущую траекторию развития.

Взрывной рост спроса на вычислительные мощности знаменует собой поворотный момент для серверной индустрии

Быстрое развитие технологий искусственного интеллекта стало катализатором взрывного роста спроса на вычислительные мощности. От GPT-1 до GPT-5 количество параметров моделей выросло с 117 миллионов до триллионов, а архитектура моделей эволюционировала от плотных LLM-моделей к разреженным MoE-моделям и мультимодальным фреймворкам.

Этот рост напрямую отражается на глобальных капитальных затратах на инфраструктуру центров обработки данных. Согласно исследовательскому отчету Huaxin Securities, глобальные капитальные затраты на инфраструктуру центров обработки данных достигнут 3-4 триллионов долларов в течение следующих пяти лет, что указывает на огромные перспективы рынка облачной инфраструктуры.

Последний финансовый отчет Oracle еще больше подтверждает эту тенденцию: прогнозируется, что доходы от облачной инфраструктуры вырастут на 77%. Непризнанные обязательства по выполнению работ взлетели до 455 миллиардов долларов, включая контракт на 300 миллиардов долларов исключительно с OpenAI.

Три технологических тренда, меняющие будущее серверов

Инновации в области теплового управления: жидкостное охлаждение становится неизбежным выбором

С быстрым развитием вычислительной мощности чипов ИИ управление тепловым режимом стало главной проблемой при проектировании серверов. Современные чипы ИИ уже достигают плотности теплового потока 150 ватт на квадратный сантиметр — в пятнадцать раз больше, чем у стандартного электрического чайника — и в ближайшем будущем прогнозируется превышение 200 ватт на квадратный сантиметр.

Решения с воздушным охлаждением достигают своих пределов, поэтому жидкостное охлаждение становится стандартной конфигурацией для серверов ИИ. Системы прямого охлаждения чипов (DLC) в настоящее время доминируют на рынке, составляя 80 % всех установок.

Для удовлетворения повышенных тепловых требований технологии охлаждения эволюционируют от однофазного к двухфазному жидкостному охлаждению. Ян Чаобин, директор и генеральный директор ICT Business Group компании Huawei, однозначно заявил: «Центры обработки данных с жидкостным охлаждением становятся неизбежным выбором для центров обработки данных, основанных на искусственном интеллекте».

Модернизация систем электропитания: наступление эры стоек мощностью в мегаватты

Системы электропитания серверов претерпевают революционные изменения. Традиционные системы 48 В больше не могут удовлетворить требования высокопроизводительных вычислений, что подталкивает отрасль к переходу на системы 400 В постоянного тока, а также к разработке технологий 800 В постоянного тока и даже 1500 В постоянного тока.

Особенно примечательно, что стойки мощностью 1 мегаватт (МВт) скоро станут реальностью. Президент Flextronics Крис Батлер прогнозирует: «Я believe, что это станет повсеместным явлением в течение следующего года-полутора».

Такой уровень мощности представляет собой огромный скачок — 1 мегаватт равен 1000 киловаттам, что в десять раз превышает мощность типичных стоек на 15 киловатт, которые в настоящее время преобладают в центрах обработки данных.

Модернизация технологий хранения данных: решение проблемы потока данных

Серверы искусственного интеллекта предъявляют повышенные требования к системам хранения данных. Прогнозируется, что к 2025 году рынок корпоративных систем хранения данных достигнет примерно 87,8 млрд долларов США, а совокупный годовой темп роста (CAGR) с 2024 по 2028 год составит около 18,7%.

Стоимость памяти в отдельных серверах ИИ значительно возросла. На примере серверов Intel Sapphire Rapids стоимость DRAM составляет 3930 долларов, а NAND — 1532 доллара, тогда как в серверах H100 AI стоимость DRAM составляет 7860 долларов, а NAND — 3490 долларов.

Твердотельные накопители (SSD) продвигаются в направлении PCIe 5.0, а SSD для центров обработки данных эволюционируют в передовые области, такие как QLC и SCM. Растущее проникновение DDR5 и внедрение MRDIMM еще больше подчеркивают траекторию модернизации систем хранения корпоративного уровня в рамках тенденции развития ИИ.

Экосистема отечественных серверов ускоряет свое развитие

На фоне быстрого развития международных серверных технологий конкурентоспособность отечественной промышленной цепочки ИИ в Китае продолжает укрепляться.

Было одобрено частное размещение Cambricon с целью привлечения 3,985 млрд юаней для НИОКР в области крупных моделей чипов и программных платформ. Выручка компании за первое полугодие выросла на 4347% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, что позволило ей достичь прибыльности. Компания Shenghong Technology также получила одобрение на частное размещение на сумму 1,9 млрд юаней для расширения производственных мощностей, связанных с ИИ, за рубежом.

Между Китаем и США существуют различия в путях развития AIDC. Что касается плотности мощности, то ведущие международные проекты в целом достигли 120-150 кВт на шкаф, а NVIDIA планирует довести этот показатель до 600 кВт к 2028 году. На внутреннем рынке решения все чаще опираются на подходы оптической сетевой упаковки и кластеризации, при этом текущий основной уровень составляет 40-60 кВт на шкаф.

Вызовы и возможности в области стандартизации AIDC

В связи с растущими требованиями к вычислительным мощностям искусственного интеллекта (ИИ) строительство центров обработки данных ИИ (AIDC) сталкивается с беспрецедентными вызовами. Профессор Цзинь Хай, председатель Global Computing Alliance, подчеркивает «тройное испытание» в виде теплового управления, энергоснабжения и пространственных ограничений, а также дилемму «ИИ ждет центры обработки данных», вызванную пробелами в стандартах и длительными циклами строительства.

Отрасль ускоряет стандартизацию AIDC, предварительно выпустив спецификации инфраструктуры AIDC. Разрабатываются ключевые технические стандарты для жидкостного охлаждения и электропитания, а также введены политические меры, поддерживающие прямое снабжение экологически чистой электроэнергией.

Модульное строительство и быстрое развертывание становятся ключевыми технологическими тенденциями, которые, по прогнозам, сократят циклы поставки центров обработки данных с 6-8 месяцев до 3 месяцев, ускорив тем самым широкомасштабное внедрение технологии жидкостного охлаждения.

Основные вызовы в будущем развитии серверов

Несмотря на многообещающие перспективы, развитие серверных технологий сталкивается с рядом вызовов:

Проблемы тепловой эффективности: по мере увеличения плотности мощности чипов для обеспечения стабильной работы системы необходимы постоянные инновации в области теплового управления.

Проблемы энергопотребления: высокая плотность серверов создает значительные требования к энергопотреблению, что требует более эффективных систем электропитания и решений по охлаждению для центров обработки данных.

Отсутствие стандартизации: несогласованность стандартов по всей цепочке поставок, в частности отсутствие единых спецификаций для технологии жидкостного охлаждения, часто приводит к тому, что оборудование простаивает более шести месяцев после поставки до момента развертывания.

Недостаточное развитие экосистемы: совместное развитие по всей цепочке поставок, включая чипы, серверы и инфраструктуру центров обработки данных, имеет решающее значение для стимулирования технологических инноваций и стандартизации.

Заключение: будущие траектории развития серверов

Столкнувшись с техническими проблемами и растущими вычислительными потребностями, серверы будут развиваться по трем основным направлениям:

Экологическая эффективность: такие инновации, как жидкостное охлаждение и высоковольтное постоянное напряжение (HVDC), существенно повысят эффективность использования энергии и снизят показатели энергоэффективности (PUE).

Стандартизация и развитие экосистемы: установление единых стандартов и спецификаций посредством сотрудничества в отрасли для обеспечения быстрого развертывания и масштабируемого применения.

Внутреннее производство и автономное управление: серверная отрасль Китая будет использовать свои внутренние преимущества для разработки технологических направлений и решений с характерными для Китая особенностями.

Мяо Фую, технический директор секретариата Global Computing Alliance, прогнозирует, что в течение следующих двух-трех лет годовой темп роста внутреннего строительства AIDC будет превышать 40 %. В последующие годы ежегодный прирост будет продолжать расти, а затем постепенно стабилизируется. К 2030 году годовой темп роста, по прогнозам, стабилизируется на уровне около 10%.

Являясь вычислительной основой цифровой экономики, серверы претерпевают глубокие изменения на фоне развития искусственного интеллекта. Только улавливая технологические тенденции и решая отраслевые проблемы, можно обеспечить себе конкурентное преимущество в эпоху интеллектуальных вычислений.