Künstliche Intelligenz ist längst mehr als ein Technologietrend. Millionen nutzen ChatGPT, Claude oder Microsoft Copilot als Assistenten, während Industrial AI gerade erst startet. Der Ausbau der Infrastruktur läuft auf Hochtouren. Weltweit fließen Hunderte Milliarden Euro in neue Rechenzentren. Wo stehen wir und worauf kommt es jetzt an?
Es geht nicht einfach um mehr Rechenleistung. Die KI-Ära verlangt eine neue Architektur. Noch nie mussten so viele Hochleistungsprozessoren, sogenannte GPUs, auf so engem Raum zusammenarbeiten. Denn selbst Lichtgeschwindigkeit kann die Superchips bremsen, wenn die Wege zwischen ihnen zu lang werden.
Das hat Folgen. Die hohe Konzentration der Prozessoren erfordert neue Konzepte für Kühlung und Stromverteilung. Direkte Chipkühlung mit Wasser oder Gleichstrom statt Wechselstrom galten lange als Speziallösungen. Nun müssen sie in industrieller Dimension in die Rechenzentren.
Die großen Cloudanbieter, Hyperscaler genannt, liefern sich deshalb ein Rennen mit gigantischen Investitionen. In diesem Jahr rund 725 Milliarden Dollar – das entspricht in etwa dem Bruttoinlandsprodukt Belgiens. Es geht nicht nur um die Frage: Wer stellt rechtzeitig die leistungsfähigste Infrastruktur bereit? Auch bei der technologischen Umsetzung konkurrieren die Konzepte. Der Zielkonflikt zwischen Rechenleistung und Energiebedarf muss bestmöglich reduziert werden.
Philipp Guth, CTO des System-Spezialisten und weltweiten Hyperscaler-Lieferanten Rittal, erläutert die Zusammenhänge: „Wir sehen mit jeder Chipgeneration enorme Leistungssprünge auf immer engerem Raum.“ Der Grund überrascht: „Selbst Lichtgeschwindigkeit, physikalisches Limit der Datenübertragung per Glasfaser, ist eigentlich noch zu langsam. Schon auf kurzer Strecke entstehen minimale Verzögerungen. Das klingt trivial, wird aber schnell teuer“, sagt Guth. „Die GPUs sind das wertvollste Asset im gesamten Rechenzentrum und müssen voll genutzt werden.“
WENN LUFT NICHT MEHR REICHT
Neues Design für Serverschränke, Kühlung und Stromversorgung ist daher gefragt. Serverschränke, Racks genannt, sind das Rückgrat von Rechenzentren. Allein an die Hyperscaler liefert Rittal jährlich rund 180.000 solcher „System-Schrankwände“ aus, Tendenz stark steigend. Bald werden sie breiter sein und gleich für Wasserkühlung ausgelegt.
Denn Luft kann nur bis etwa 30 Kilowatt pro Rack die Wärme abführen. Moderne KI-Systeme erreichen aber schon deutlich über 100 Kilowatt. Über ein Megawatt pro Rack wird schon gesprochen. Wasser muss deshalb direkt an die Chips. „Den physikalischen Effekt haben wir bei der Hitzewelle gerade selbst gespürt. Was kühlt effektiver? Ein Ventilator oder ein Sprung in kühles Wasser?“, erklärt Guth.
WENN JEDES WATT ZÄHLT
Bei dieser Leistungsdichte müssen alle Stellschrauben der Stromversorgung justiert werden. Aktuell dominiert Wechselstrom – einfach zu handhaben, aber mit energetischen Nachteilen. In KI-Rechenzentren fallen diese Energieverluste stärker ins Gewicht. Gleichstrom wird deshalb interessanter: zunächst im Rack, später auch auf der gesamten Strecke vom Stromnetz bis zum Server.
„Die Hyperscaler und die Konzepte des Open Compute Project, kurz OCP, zeigen Zukunftsperspektiven“, erläutert Guth. „Daran orientieren sich dann erfahrungsgemäß weitere Rechenzentrumsbetreiber, zum Beispiel im stark wachsenden Colocation-Geschäft, bei dem Rechenzentrumsfläche zur Miete angeboten wird.“
In der Initiative OCP arbeiten die großen Player zusammen, um offene Standards für die Rechenzentrumsinfrastruktur der Zukunft zu schaffen. Der hessische Standardisierungsspezialist Rittal hat dort die Entwicklung des „Open Rack“ mit vorangetrieben. Jetzt hat das Unternehmen eine OCP-kompatible Komplettlösung vorgestellt, die Kühlung, Serverschränke und Stromversorgung in einem System zusammenführt.
20.000 LAPTOPS IN EINER SCHRANKWAND
Das System vereint direkte Wasserkühlung, Rack und Stromversorgung in einem standardisierten Modul. Dadurch reduzieren sich Energieverluste, Installationszeiten und Komplexität beim Aufbau großer KI-Infrastrukturen. Die genutzte 800 Volt Gleichstromtechnologie ist schon in Hochvoltbatterien von E-Mobilen und bei Gleichstromladern im Einsatz.
Kaum größer als ein schwedischer Baukasten-Kleiderschrank liefert ein solches Modul die Infrastruktur für ein Megawatt Leistung – das entspricht der Leistungsaufnahme von 20.000 herkömmlichen Laptops. „So reduzieren wir Verluste und vereinfachen Skalierbarkeit und Service, damit KI-fähige Infrastrukturen schneller und industrieller zum Einsatz kommen können“, erläutert Guth. Rittal überträgt damit seinen erfolgreichen Ansatz in die Welt des High Performance und Hyperscale Computing: aufeinander abgestimmte, hochgradig standardisierte Module mit hoher Verfügbarkeit durch ein weltweites Produktionsnetzwerk.
SOUVERÄNE INFRASTRUKTUR „MADE IN EUROPE“
Für Europa hat der Ausbau energieeffizienter KI-Infrastruktur mit lokaler Wertschöpfungstiefe besondere Dringlichkeit. Während die Diskussion um KI häufig von amerikanischen Softwareplattformen geprägt wird, entsteht ein wesentlicher Teil der physischen Infrastruktur in Europa. Von Stromverteilung und Kühlung bis zu standardisierten Rack-Systemen liefern europäische Unternehmen Schlüsseltechnologien für die nächste Generation der Rechenzentren. Es gibt gute Gründe für möglichst unabhängige europäische Infrastruktur. Datensouveränität, Energieeffizienz und ein möglichst kleiner CO2-Fußabdruck werden zu Standortfaktoren. Direkte Chipkühlung verbessert die Voraussetzungen für Wärmerückgewinnung als relevanten Hebel dafür.
Im Mai überreichte Forschungsministerin Dorothee Bär den Electrifying Ideas Award des ZVEI an Rittal, das GSI Helmholtzzentrum und etalytics. Gewürdigt wurde der Praxiseinsatz der Rittal Cooling Unit als Blaupause für zukünftige Datacenter mit KI-getriebener Energieoptimierung.
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www.rittal.com
