L’eau ne manque pas d’air ! Depuis 20 ans, le watercooling est la marque de fabrique de la firme au sein de ses datacenters. Demain, ce sera l’Hybrid Immersion Liquid Cooling.

Depuis 2003, dans une approche de free cooling, OVHcloud optimise le watercooling pour ses serveurs ; tous en sont équipés. Résultat, le premier fournisseur européen de cloud fait fonctionner ses datacenters sans climatisation ! 

« De génération en génération, notre technologie s’est enrichie, commente Gregory Lebourg, Global Environmental Director, OVHcloud. Notre WUE (Water Usage Effectiveness), calculé comme le rapport entre l’eau utilisée par le datacenter et l’électricité fournie au matériel informatique, est unique : à peine 0,26 litre d’eau par kWh de puissance énergétique, contre 1,8 litre en moyenne dans les datacenters classiques, dont ceux des GAFAM ! »

Au début, le marché n’était pas prêt. Il a donc fallu imposer le watercooling. Vingt ans plus tard, ce procédé est la marque de fabrique d’OVHcloud. Et c’est dans l’usine de Croix, près de Roubaix, que les équipes R&D font évoluer le processus. Au cœur de celui-ci, le waterblock, une plaque de cuivre qui se charge de refroidir le processeur. En 2011, la technologie de watercooling d’OVHcloud dissipait 60 Watts avec une température d’eau à 30°C. C’était, à l’époque, une belle performance.

Watercooling, les efforts en R&D seront constants

« Pour géniale qu’elle soit, l’approche du watercooling d’OVHcloud a des airs de bricolage devenu secret industriel bien gardé, protégé par plusieurs dizaines de brevets, dont certains sont encore en cours de validation », poursuit Grégory Lebourg. Innovations et optimisations se suivent, participant à des améliorations significatives. En 2013, les canaux sont fraisés pour aider au transfert de la chaleur. Les arrivées et sorties d’eau sont intégrées au niveau de la plaque froide. Le premier waterblock pour GPU apparaît la même année. Sur la période 2013-2014, la technologie de watercooling d’OVHcloud dissipe jusqu’à 80 Watts avec une température d’eau à 30°C.

Les efforts en R&D seront constants. OVHcloud teste régulièrement de nouvelles approches pour refroidir ses serveurs, s’adapter à de nouveaux usages ou optimiser l’efficacité de ses datacenters. Et de tester, notamment, l’impression 3D des parties supérieures des waterblocks. Il est aussi question de simulations avancées de fluides pour optimiser les plaques froides en cuivre pour de meilleures performances. Des prototypes permettent d’expérimenter le retrait des raccords. En 2015, la technologie de watercooling d’OVHcloud dissipe jusqu’à 120 Watts avec une température d’eau à 30°C.

2017 : standardisant les approches et solutions pour une liste grandissante de géographies, les équipes de R&D travaillent sur la mise à niveau des produits avec l’introduction de covers noir et blanc en polyamide pour les CPU, à la consommation standard ou élevée, sans oublier les GPU. En 2017, la technologie de watercooling d’OVHcloud dissipe jusqu’à 200 Watts avec une température d’eau à 30°C.

400 Watts avec une température d’eau de 45°C

C’est une course sans fin. Fort de son modèle industriel intégré, OVHcloud se doit de toujours réduire le délai entre prototypage et déploiement à l’échelle. Cela passera notamment par des avancées significatives dans la soudure au laser des covers et plaques froides. En 2018, les raccords sont soudés au waterblock ; la tuyauterie est alors composée de tubes en cuivre soudés. Des waterblocks sont conçus pour des CPU basse et haute consommation dotés de plusieurs cœurs. OVHcloud peut alors dissiper jusqu’à 250 Watts avec une température de l’eau à 30°C.

En 2020, OVHcloud expérimente des waterblocks CPU 2N. Avec deux canaux de refroidissement. On parle alors de TDP (Thermal Design Power), la puissance qui doit être dissipée par échange de chaleur pour qu’une puce fonctionne correctement. L’architecture de refroidissement s’étend à plus de périphériques générant de la chaleur dans le data center. Un nouveau cap est franchi : dissiper jusqu’à 250 Watts avec une température d’eau de 45°C.

Avec une température d’entrée supérieure découlant sur un Delta T accru et des waterblocks avec des mini canaux profitant d’une taille réduite, la nouvelle génération de blocs profitera vraisemblablement de l’impression cuivre 3D. Aujourd’hui, la technologie de watercooling d’OVHcloud dissipe jusqu’à 400 Watts avec une température d’eau de 45°C.

Le meilleur des deux mondes

L’avenir ? L’Hybrid Immersion Liquid Cooling. Soit une nouvelle approche du data center qui réunit le meilleur des deux mondes : le watercooling et l’immersion cooling, explique Gregory Lebourg. Se présentant comme un rack vertical au format bibliothèque qui peut accueillir 48 serveurs 1U ou 24 U2, la solution d’OVHcloud s’appuie sur des serveurs chacun logés dans un châssis indépendant au format « book » où toute l’électronique est submergée dans un fluide diélectrique. Quant aux éléments les plus chauds, à savoir le CPU et le GPU, ils profitent d’un système de watercooling directement sur la puce avec une bobine de convection placée dans le réservoir et déployant via sa forme de serpentin une surface additionnelle de refroidissement.

Ce design hybride a déjà donné lieu au dépôt de 16 demandes de brevets. Selon OVHcloud, sa proposition offre de nombreux avantages par rapport aux autres solutions d’Immersion Cooling actuellement disponibles. Ainsi, un design de rack passif sans pompe ni ventilateur, soit aucune consommation électrique du rack pour le refroidissement. Egalement la capacité à faire fonctionner des racks haute puissance avec une température d’entrée jusqu’à 45 °C. Enfin, une réduction jusqu’à 20,7% de la consommation électrique de l’infrastructure de refroidissement au niveau du data center…