Тренды в инфраструктуре ЦОД: 10 главных тенденций на 2025 год

Центры обработки данных – основа современной цифровой экономики. А физическая инфраструктура – основа любого ЦОД. Какой она станет в 2025 году? От внедрения передовых аккумуляторов и более глубокой автоматизации управления до расширения ассортимента непрофильных компания за счет решений для дата-центров – вот подборка главных тенденций в области инфраструктуры ЦОД, за которыми стоит следить.

Разработка и внедрение передовых аккумуляторных технологий

Литий-ионные аккумуляторы получают все более широкое распространение в секторе ЦОД благодаря высокой плотности энергии, компактности и другим преимуществам. Однако высокая пожароопасность, сравнительная дороговизна и другие ограничения стимулируют поиск альтернативных решений.

Например, поставщик облачных услуг Amazon совместно со швейцарским энергетическим стартапом Unbound Potential тестирует безмембранные редокс-батареи. Эта технология может вдвое увеличить срок службы аккумуляторов, позволяя им выдерживать более 10 тыс. циклов зарядки. В будущем устройства будут использоваться в ЦОД с солнечными электростанциями для хранения избытка электричества, генерируемого в дневное время.

Южнокорейские инженеры корпорации LG Chem представила материал SRL, который предотвращает тепловой разгон литий-ионных батарей. Материал толщиной 1 микрометр действует как “предохранитель”, защищая батареи от перегрева. Он адаптируется к температурным изменениям и восстанавливает исходное состояние после охлаждения.

Корпорация Microsoft и исследователи Pacific Northwest National Laboratory разрабатывают материалы, способные заменить дефицитный литий в аккумуляторах, снижая его использование на 70%. Партнеры также исследуют фторид-ионные батареи, обладающие кратно большей емкостью, чем литий-ионные при меньшем негативном влиянии на экологию. Работу над фторид-ионными батареями также ведут NASA и Honda.

Натрий-ионные батареи становятся реальной альтернативой Li-Ion-аналогам благодаря доступности ресурсов и снижению зависимости от лития. Разработки таких решений ведут крупнейшие компании и исследовательские центры. Оптимизация цепочек поставок и использование искусственного интеллекта позволяют ускорить разработку и поиск новых материалов, минимизируя затраты и риски.

Эти и другие разработки – часть общеотраслевого тренда к поиску более безопасных, долговечных и экологичных систем хранения электроэнергии в ЦОД. Ожидается, что в 2025 году этот тренд будет лишь усиливаться.

Рост интереса непрофильных вендоров к сектору ЦОД

Повышение спроса на инфраструктурное оборудование для ЦОД на фоне бума в сфере искусственного интеллекта (ИИ) привлекает на этот рынок непрофильных вендоров. Показательна ситуация в сегменте охлаждающих агентов.

В 2024 году сразу несколько крупных нефтехимических концернов, ранее не интересовавшихся сектором дата-центров, представили диэлектрические хладагенты для систем иммерсионного охлаждения серверов. В список входят HF Sinclair, Shell, Castrol, ExxonMobil, ENEOS, Gulf Oil, Petronas, Perstorp, а также SK Enmove. ExxonMobil разрабатывает аналогичную жидкость совместно с Intel.

Эти компании представили охлаждающие жидкости для погружного охлаждения IT-оборудования, чтобы диверсифицировать свою деятельность. Примеру последовали американский агропромышленный гигант Cargill и химическая фирма Chemours.

Ожидается, что рынок диэлектрических хладагентов для ЦОД продолжит расти в 2025 году благодаря увеличению плотности вычислительных мощностей и нагрузок, а также потребности во все более энергоэффективных решениях. Вендоры будут совершенствовать жидкости с низким потенциалом глобального потепления (ПГП), чтобы обеспечить соответствие ужесточающимся экологическим требованиям.

Акцент на “мирный атом”

Российские энергетические компании и операторы ЦОД активно сотрудничают уже давно, размещая дата-центры рядом с атомными электростанциями. Это гарантирует надежное электроснабжение и позволяет минимизировать потери при передаче электричества с генерирующих мощностей конечным потребителям. В 2024 году эта концепция оказалась в центре внимания на Западе. Более того, западные инженеры делают ставку на малые модульные реакторы (ММР).

ММР позиционируются как более компактная, дешевая и мобильная альтернатива обычным АЭС. Малые модульные реакторы отличаются сравнительно высокой безопасностью, быстрой установкой и масштабируемостью. Основным преимуществом ММР для ЦОД выступает их способность обеспечивать стабильное энергоснабжение в отдаленных районах или регионах с нестабильной энергетической инфраструктурой. Вот несколько примеров.

В 2024 году в Вирджинии (США) получил одобрение проект по возведению комплекса Surry Green Energy Center, включающего 19 ЦОД рядом с АЭС Surry. В 2024 году стало известно, что на кампусе также разместятся малые модульные реакторы. Проект стоимостью $6,45 млрд предусматривает производство водорода и создание до 3 000 рабочих мест, что делает его привлекательным для местной экономики и перспективным в контексте устойчивого развития.

Еще один пример — дата-центр Cumulus Data в Пенсильвании (США), связанный напрямую с АЭС Susquehanna. Первая очередь предполагает возведение ЦОД мощностью 48 МВт. Общая планируемая мощность кампуса — 475 МВт.

Компания NuScale Power из США разрабатывает ММР, которые могут быть интегрированы в энергетическую систему ЦОД, чтобы минимизировать “углеродный след”. Интерес к решениям NuScale Power и конкурентов этой компании уже демонстрируют крупные операторы ЦОД. Microsoft и OpenAI изучают возможность использования малых модульных реакторов для организации электроснабжения собственных дата-центров. Ожидается, что в 2025 году интерес к инновационным ММР и обычным АЭС со стороны операторов дата-центров продолжит расти.

Использование продвинутых систем охлаждения

Иммерсионное охлаждение серверов становится все более популярным. Согласно исследованию консалтинговой компании Omdia, к 2028 году годовой оборот мирового рынка систем жидкостного охлаждения серверов, включая решения для охлаждения погружением, достигнет $16,9 млрд, увеличиваясь в среднем на 18.4% в год.

Такое оборудование позволяет экономить значительное количество электроэнергии по сравнению с традиционным воздушным охлаждением, а также упрощает развертывание IT-оборудования с высокой плотностью мощности. Это важно в эпоху бума в сфере искусственного интеллекта, для обслуживания которого требуются мощные графические ускорители.

Крупные интернет-корпорации, включая Microsoft, Alibaba Cloud, Meta, Amazon и Google активно тестируют и внедряют технологии иммерсионного охлаждения. Этот инструмент также все чаще берут на вооружение кампании масштабом поменьше.

Растет интерес к нестандартным решениям для охлаждения серверов, использующим особенности локального климата и геологии, а также другие факторы. Например, геотермальное охлаждение и отопление активно используется в странах с холодным климатом, включая Исландию и Финляндию. Исландский дата-центр Verne Global снижает затраты на охлаждение на 50% благодаря использованию геотермальных источников.

Внимание к физической безопасности

В связи с возросшим вниманием к поддержанию безопасности и надежному функционированию вычислительной инфраструктуры в 2025 году ожидается укрепление тренда, предполагающего развертывание в ЦОД интеллектуальных систем пожаротушения и других средств повышения физической безопасности.

Эксперты прогнозируют интенсификацию применения эффективного пожаротушащего вещества Novec 1230 и его аналогов в системах пожаротушения. Благодаря комбинации физических и химических особенностей Novec 1230 поглощает тепло в случае возгорания, подавляя огонь за счёт эффекта охлаждения. Параллельно происходит химическая реакция ингибирования пламени. При использовании этого решения концентрация кислорода в помещении не падает, что важно в контексте эвакуации персонала из помещения ЦОД.

Поддерживать безопасность дата-центров также помогает искусственный интеллект (ИИ). Рассмотрим реальный пример. В 2024 году в дата-центрах колокейшн-провайдера Equinix были внедрены решения на основе лазерных сенсоров и ИИ, способные обнаруживать изменения температуры с точностью до 0.1°C, предотвращая 90% возгораний до их начала.

Осенью 2024 года компания Hanwha Vision представила передовые тепловизионные камеры наблюдения с искусственным интеллектом, призванные обеспечить повышение физической безопасности и эффективности ЦОД. Устройства помогают предотвращать перегрев оборудования, поддерживать его работоспособность и оперативно устранять неисправности.

Камеры генерируют тепловизионное видео в реальном времени, обеспечивая раннее обнаружение перегрева компонентов серверов и вентиляционных систем. В случае ЧП устройства активируют протоколы быстрого реагирования. Дополняя традиционные камеры, тепловизоры обеспечивают видимость в любых условиях освещенности, повышая уровень безопасности и предотвращая вторжения.

Интеграция биометрии в протоколы физической безопасности ЦОД – еще один важный тренд. По прогнозу консалтинговой компании MarketsandMarkets, в 2025 году биометрические решения займут значительную долю рынка систем контроля доступа в ЦОД. Уже сегодня многие компании используют комбинацию распознавания лиц, вен ладони и сетчатки глаза. Например, поставщик услуг ЦОД NTT использует мультифакторную биометрию для защиты своих дата-центров. Как показывает практика, биометрические системы помогают существенно снизить расходы на охрану ЦОД.

Устойчивые стройматериалы

При возведении дата-центров начинают использоваться низкоуглеродный бетон и металлы, переработанные из вторсырья. Например, Amazon инвестировала в стартапы 14Trees и Paebbl, работающие в сфере устойчивого строительства. 14Trees разрабатывает технологии 3D-печати зданий, а Paebbl работает над технологией минерализацией бетона. Последняя позволяет поглощать CO2, превращая здания в долгосрочные хранилища двуокиси углерода.

Equinix и Switch строят кампусы с использованием CLT-древесины (клееный брус), которая на 50% снижает “углеродный след” строительства. По мере ужесточения экологических норм для дата-центров, особенно на Западе, интерес к таким технологиям будет расти в 2025 году и последующие годы.

Роботы и ИИ

По прогнозам консалтинговых компаний Gartner и IDC, в 2025 году интенсивность применения роботов для мониторинга и мелкого обслуживания крупных дата-центров будет увеличиваться. В ряде прогрессивных ЦОД уже используются модифицированные серийные роботы вроде Spot от Boston Dynamics для инспекции серверных помещений. Некоторые компании разрабатывают собственные устройства.

Например, осенью 2024 года исследователи из Microsoft Research продемонстрировали прототипы модульной робототехники для дата-центров, фокусируясь на узкоспециализированных задачах, включая обслуживание трансиверов и очистку оптоволокна. Перечень включает робота с манипулятором, который минимизирует случайное взаимодействие с кабелями и использует машинное зрение для автономного перемещения в загроможденных пространствах. Также представлен робот-очиститель, который автоматически отсоединяет кабели, оценивает их состояние и очищает загрязненные части. Разработчики заявляют, что такие устройства ускоряют процессы обслуживания и помогают избежать аварий.

Компания Google уже не первый год тестирует роботов для управления IT-оборудованием в своих дата-центрах. В 2024 году ее представители поделились информацией об использовании робототехники для обслуживания стоек с графическими процессорами. Эти роботы помогают в перемещении материалов, мониторинге, ремонте и обслуживании оборудования, что способствует повышению безопасности и надежности. В испытаниях участвуют роботы разных разработчиков, включая Boston Dynamics и Unitree Go1.

Системы на базе ИИ, включая Google DeepMind, уже используются для управления энергоэффективностью инфраструктуры ЦОД. Испытания показали, что DeepMind позволяет снизить энергопотребление дата-центров на 15%. Ожидается, что в 2025 году подобные решения получат более широкое распространение. В Gartner отмечают, что автоматизация ЦОД может существенно снизить затраты на персонал.

Поиск необходимых человеческих ресурсов

Автоматизация также поможет владельцам ЦОД справляться с растущим дефицитом кадров. Чтобы построить и ввести дата-центр в эксплуатацию достаточно быстро, необходимы человеческие ресурсы. Но кадров не хватает. Средний возраст операторов и строителей ЦОД быстро растет. Многие выходят на пенсию. Молодежь не спешит трудоустраиваться в секторе.

Одна из главных задач владельцев ЦОД в 2025 году будет заключаться в том, чтобы привлечь новые таланты и удерживать их. В частности, следует рассмотреть привлечение талантливых инженеров из других отраслей.

Цифровое моделирование (цифровые близнецы)

“Цифровые близнецы” (ЦБ) меняют подход к управлению центрами обработки данных, создавая виртуальные среды, повторяющие физическую инфраструктуру. Эти среды интегрируют данные в реальном времени из систем электропитания, охлаждения и серверов, обеспечивая точный анализ и контроль. Сфер применения масса. Например, ЦБ позволяют моделировать влияние добавления новых серверов на энергопотребление / охлаждение на уровне отдельной стойки / машзала / ЦОД в целом еще до их (серверов) фактической установки.

Применение “цифровых близнецов” позволяет экономить средства и сокращать вероятность простоя. Они обеспечивают предиктивное обнаружение неисправностей, повышают устойчивость систем и помогают проектировать инфраструктуру будущего. Помогая проектировщикам и операторам ЦОД устранять “узкие места”, эта технология сохраняет стабильную производительность серверных ферм даже при росте нагрузки. Ожидается, что интерес в ее адрес в 2025 году будет стабильно увеличиваться.

Под/надводные серверные фермы и дата-центры вне Земли

В 2024 году стало известно о ряде новых проектов, посвященных строительству дата-центров как под/над водой, так и в космосе. Одним из таких проектов реализует стартап NetworkOcean из США, который планирует провести тестирование своего подводного дата-центра в заливе Сан-Франциско. Компания утверждает, что ее решение позволит снизить потребление электроэнергии на 30% и исключить потребление воды для охлаждения серверов, что будет способствовать устойчивому развитию.

Китайская компания HiCloud установила подводные модули ЦОД в прибрежных водах острова Хайнань с целью сократить энергозатраты и использовать океанские течения для охлаждения серверов. Это способствует не только экологической устойчивости, но и экономии пространства, поскольку дата-центры расположены глубоко под водой и не занимают дефицитную землю на суше. HiCloud планирует установить 100 таких модулей, экономя миллионы кВт электричества и тысячи тонн пресной воды в год.

В Сингапуре компания Keppel Data Centres разрабатывает проект плавучего центра обработки данных с упором на устойчивые источники электроэнергии, включая сжиженный природный газ (СПГ) и водород для электропитания и охлаждения.

Также стоит отметить проекты, касающиеся использования космического пространства для размещения серверных мощностей. Все более активно обсуждается идея создания космических серверных ферм, которые могли бы круглосуточно использовать электроэнергию с солнечных панелей. Концепция предоставляет уникальные преимущества в плане охлаждения и защиты от природных катастроф. Этот подход находится на ранних стадиях, однако концепция космических дата-центров привлекает внимание крупных корпораций.

Эти разработки отражают растущий тренд к более устойчивым и масштабируемым решениям для ЦОД, поскольку компании ищут инновационные способы уменьшить использование земли при увеличении вычислительной мощности. “Морской” вариант предлагает явные преимущества, включая естественное охлаждение с помощью морской воды и близость к энергетической инфраструктуре, позволяя уже в ближайшем будущем революционизировать подходы к хранению и обработке данных.