ABB et NVIDIA unissent leurs forces pour bâtir les datacenters IA du futur à 800 volts

Faits marquants

- ABB et NVIDIA vont créer des datacenters IA utilisant une architecture 800 volts 
- La demande énergétique mondiale des datacenters devrait atteindre 220 GW en 2030 
- L’IA représentera près de 70% de la croissance du besoin énergétique des datacenters 
- ABB a développé HiPerGuard et SACE Infinitus pour optimiser la distribution en courant continu

Le suisse ABB et l’américain NVIDIA viennent de sceller une collaboration majeure destinée à façonner les infrastructures énergétiques des datacenters de nouvelle génération, capables de supporter des charges de travail d’intelligence artificielle toujours plus gourmandes en électricité.

L’alliance stratégique, annoncée dans un communiqué d’ABB, vise à développer des solutions de distribution électrique innovantes qui reposent notamment sur une architecture en courant continu de 800 volts, pour des installations à l’échelle du gigawatt. L’enjeu est de taille : répondre à une demande mondiale qui devrait bondir de 80 gigawatts en 2024 à quelque 220 gigawatts d’ici 2030, avec l’IA représentant environ 70% de cette croissance fulgurante.

Des besoins énergétiques sans précédent

La multiplication des applications d’intelligence artificielle impose aux opérateurs de datacenters des contraintes énergétiques inédites. Les serveurs dédiés aux calculs intensifs nécessitent désormais une puissance qui peut atteindre un mégawatt par rack, une échelle qui rend obsolètes les architectures électriques classiques.

Face à cette réalité, ABB et NVIDIA entendent conjuguer leurs expertises respectives. L’expertise du groupe helvétique en électrification et en électronique de puissance d’un côté et la maîtrise des architectures de calcul haute performance de l’autre. Leur recherche commune se concentrera sur le déploiement d’une distribution en courant continu de 800 volts, une technologie censée améliorer l’efficacité énergétique tout en simplifiant les conceptions futures.

Giampiero Frisio, président de la division Électrification d’ABB, a souligné le rôle de pionnier joué par son entreprise : « ABB mène le développement des nouvelles technologies clés de distribution électrique qui créeront la prochaine génération de datacenters. Nous avons été un investisseur précoce dans les onduleurs de pointe, le courant continu et l’électronique à semi-conducteurs qui permettront aux datacenters de répondre aux demandes croissantes de l’IA ».

De son côté, Dion Harris, directeur senior des infrastructures HPC, Cloud et IA chez NVIDIA, a confirmé l’urgence de repenser les modèles de distribution énergétique : « Alors que les besoins en IA continuent de croître dans le monde entier, les datacenters nécessitent de nouvelles approches de distribution électrique qui améliorent l’efficacité et simplifient les conceptions ».

Une révolution technologique en marche

Pour tenir la promesse d’une efficacité accrue, les futures architectures combineront des onduleurs moyenne tension (MV UPS) avec une distribution en courant continu vers les salles serveurs, en s’appuyant sur des dispositifs électroniques à semi-conducteurs. ABB a déjà mis au point plusieurs innovations dans ce domaine, dont HiPerGuard, présenté comme le premier onduleur moyenne tension à semi-conducteurs au monde, et SACE Infinitus, le premier disjoncteur à semi-conducteurs certifié IEC, conçu pour garantir la rapidité et la contrôlabilité indispensables à la viabilité d’une distribution en courant continu.

Selon les données du Dell’Oro Group citées par ABB, les dépenses d’investissement dans les datacenters devraient dépasser la barre symbolique du billion de dollars d’ici la fin de la décennie. Le secteur reste désormais contraint d’inventer des solutions pour densifier la puissance disponible tout en maîtrisant la consommation énergétique globale.

Distribution électrique des datacenters IA, pourquoi le 800 VDC s’impose

Pavel Purgat et Thorsten Strassel chez ABB

L’expansion rapide des applications d’IA fait passer la demande en énergie des racks de serveurs à plusieurs mégawatts, ce qui exerce une pression sans précédent sur les systèmes d’alimentation CA traditionnels. Ces besoins élevés en énergie poussent l’infrastructure CA à ses limites physiques.

Avec les multiples étapes de conversion d’énergie inhérentes à la distribution CA, le rapport entre l’espace gris (infrastructure) et l’espace blanc (informatique) s’inverse, ce qui nuit à l’efficacité énergétique et à l’empreinte écologique de la distribution électrique des grands centres de données IA.

À mesure que les charges électriques augmentent, les défis liés à la gestion des câbles et aux pertes de distribution dues aux courants élevés s’intensifient. Les niveaux de tension existants nécessitent des conducteurs surdimensionnés, ce qui augmente les dépenses d’investissement et d’exploitation.

Si la distribution CA reste idéale pour les centres de données traditionnels basés sur des charges de travail CPU, les charges de travail GPU émergentes à plus haute densité de puissance pour les centres de données IA nécessiteront des architectures de systèmes d’alimentation différentes.

Cette évolution de l’industrie vers une densité de puissance plus élevée fait de la distribution en courant continu à basse tension (LVDC) à 800 VCC un choix plus approprié et plus efficace, en particulier pour les architectures avancées de centres de données optimisées pour l’IA. Depuis 2013, les navires utilisent des systèmes LVDC de 1 000 VCC et jusqu’à 20 MW, ce qui leur permet de réaliser des économies d’énergie de 20 à 40 % et de réduire leurs coûts de maintenance jusqu’à 30 %1.

Dans d’autres secteurs, le LVDC a amélioré l’utilisation des conducteurs jusqu’à 20 %² et réduit les besoins en alimentation électrique d’un facteur deux à cinq³. Ces systèmes offrent des avantages immédiats en termes de disponibilité de l’alimentation, d’efficacité de la distribution et de densité des infrastructures, avec une fiabilité éprouvée dans les opérations réelles.

Le passage de la distribution traditionnelle à 480 VCA ou 415 VCA à une distribution à 800 VCC permet une architecture électrique plus efficace, plus résiliente et plus évolutive, essentielle pour la prochaine génération de centres de données basés sur l’IA. L’utilisation de 800 VCC réduit également la taille des conducteurs et la quantité de matériaux utilisés (cuivre et aluminium), ce qui améliore à la fois l’efficacité des coûts et des ressources.

Fonctionnant en toute sécurité dans l’enveloppe LVDC internationalement reconnue, le 800 VCC (ou +/- 400 VCC) est soutenu par des alliances industrielles telles que l’OCP, l’ODCA et Current/OS, qui fournissent des cadres de mise en œuvre et des bonnes pratiques.

Il s’agit du premier d’une série d’articles et de livres blancs qui approfondiront les technologies clés nécessaires à la mise en œuvre du 800 VCC, notamment :

• Convertisseurs MVAC-LVDC à haut rendement
• Disjoncteurs rapides et sélectifs
• Équipements de distribution sûrs et fiables (par exemple, appareillages de commutation, tableaux de distribution, busways)
• Systèmes de stockage d’énergie et de surveillance avancés pour les charges de travail IA dynamiques

Des leaders du secteur tels que NVIDIA ont déjà adopté les architectures 800 VCC, comme le soulignent leurs publications techniques, soulignant ainsi l’urgence et la pertinence de cette transition.

Source : ABB