Das KI-Datacenter-Referenzdesign von Schneider Electric und Nvidia

Ein Zuhause für AI-Anwendungen Das KI-Datacenter-Referenzdesign von Schneider Electric und Nvidia

22.08.2024 Von Marvin Djondo-Pacham 3 min Lesedauer

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Dass Rechenzentren einen wichtigen Zukunftsmarkt darstellen, ist Insidern klar. Doch wenn das Weltunternehmen Schneider Electric Design und Energie-effiziente Datacenter-Ausstattung bei seinem „Innovation Summit“, Anfang April in Paris, für alle Teilnehmer zum Eingangsthema macht, dokumentiert es die Bedeutung auch für alle seine Kunden - insbesondere im Zusammenspiel mit KI. Gemeinsam mit Nvidia hat der Konzern ein Referenzdesign für KI-Datacenter vorgestellt.

In Zusammenarbeit mit Nvidia präsentiert Schneider Electric ein Referenzdesign für KI-Datacenter.(Bild: Schneider Electric) — In Zusammenarbeit mit Nvidia präsentiert Schneider Electric ein Referenzdesign für KI-Datacenter.
(Bild: Schneider Electric)

Das Referenzdesign, das aus der Kooperation von Schneider Electric und Nvidia entstanden ist, soll Rechenzentrumsinfrastrukturen für den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI)-Anwendungen optimieren. Das Design basiert auf der Nvidia Accelerated Computing Cluster-Plattform. Die Integration von Flüssigkeitskühlung ist ein Hauptmerkmal des Konzepts, welche eine einfache Inbetriebnahme sowie zuverlässigen Betrieb von Hochleistungs-Cluster verspricht.

Anlässlich des „Innovation Summit“ in Paris, im April dieses Jahres, haben Dion Harris, Product Leader und Vorstandsmitglied bei Nvidia (sitzend), und Pankaj Sharma, Executive Vice President, von der Secure Power Division bei Schneider Electric das gemeinsame Referenzdesign für KI-Rechenzentren vorgestellt. (Bild: Vogel IT-Medien GmbH) — Anlässlich des „Innovation Summit“ in Paris, im April dieses Jahres, haben Dion Harris, Product Leader und Vorstandsmitglied bei Nvidia (sitzend), und Pankaj Sharma, Executive Vice President, von der Secure Power Division bei Schneider Electric das gemeinsame Referenzdesign für KI-Rechenzentren vorgestellt.
(Bild: Vogel IT-Medien GmbH)

Integration von AI-Cluster in bestehende IT

Das Grundmodul des Designs ist für den Einsatz von Hochleistungs-AI-Cluster mit zwei IT-Räumen ausgelegt. Für größere Rechenzentren lässt sich das Modul je nach Bedarf mehrfach verwenden.

Im ersten Anwendungsfall soll das KI-Cluster in die bestehende IT integriert werden. Das Design legt drei potenzielle Methoden zur Kühlung der AI-Cluster fest: Luftkühlung per Kühlwasser-Ventilatorwände, Flüssigkeitskühlung per Flüssigkeit-zu-Luft-Coolant Distribution-Units (F-L-CDUs) und Flüssigkeitskühlung mit Flüssigkeit zu Flüssigkeit (F-F)-CDUs.

Schneider Electric kreiert im Whitepaper zum Design folgende Ausgangslage für den Serverraum: Er sieht 80 luftgekühlte 12 Kilowatt(kW)-IT-Racks vor und es soll ein AI-Cluster implementiert werden. Die Betreiber kühlen jedes Cluster mit einer der drei Kühlungsmethoden. Daraus entstehen drei verschiedene Szenarien zur Nachrüstung von AI-Cluster in bestehende IT-Infrastruktur.

Im ersten wird ein Cluster von 24 luftgekühlten 40 kW-Server-Racks und sechs 15 kW-Networking-Racks in den IT-Raum integriert. Eine Reihe von acht 40 kW-Server-Racks wird von zwei der 15 kW-Networking-Racks in der Mitte unterbrochen. Sechs Kühlwasser-Ventilatorwände versorgen den Raum mit ausreichend Luft. (siehe: Abbildung 1).

Abbildug 1: Das Layout des ersten IT-Raums, wenn er wie im ersten Szenario mit luftgekühlten Racks ausgestattet ist (Bild: Schneider Electric) — Abbildug 1: Das Layout des ersten IT-Raums, wenn er wie im ersten Szenario mit luftgekühlten Racks ausgestattet ist
(Bild: Schneider Electric)

Bei Integration eines Cluster, bestehend aus acht flüssigkeitsgekühlten KI-Racks mit 70 kW und acht luftgekühlten Netzwerk-Racks mit 40 kW, stehen zwischen zwei Server-Racks an jedem Ende der Reihe vier KI-Racks. Für die flüssigkeitsgekühlten Racks werden CDUs auf den gegenüberliegenden Seiten der Warmgangeinhausung platziert.

Die flüssigkeitsgekühlten Server nutzen die Direct-to-Chip-Kühlmethode. Hot Aisles und ein gemeinsames Deckenplenum leiten heiße Luft zur Kühlung an die Ventilatorwände zurück (siehe: Abbildung 2).

Abbildung 2: Das Layout des ersten IT-Raums, wenn er ,wie im zweiten Szenario, mit flüssigkeitsgekühlten Racks ausgestattet ist und die CDUs sich auf der Rückseite des Racks befinden (Bild: Schneider Electric) — Abbildung 2: Das Layout des ersten IT-Raums, wenn er ,wie im zweiten Szenario, mit flüssigkeitsgekühlten Racks ausgestattet ist und die CDUs sich auf der Rückseite des Racks befinden
(Bild: Schneider Electric)

An der Anordnung der Racks ändert sich im dritten Szenario im Vergleich zum zweiten wenig. Nur stehen die CDUs statt auf der gegenüberliegenden Seite der Rack-Reihe jetzt zwischen den Ventilatorwänden. Zwischen den Rack-Reihen befindet sich ein Hot Aisle (siehe: Abbildung 3).

Abbildung 3: Das Layout des ersten IT-Raums, wenn er wie im zweiten Szenario mit flüssigkeitsgekühlten Racks ausgestattet ist und sich die CDUs zwischen den Ventilatorwänden befinden. (Bild: Schneider Electric) — Abbildung 3: Das Layout des ersten IT-Raums, wenn er wie im zweiten Szenario mit flüssigkeitsgekühlten Racks ausgestattet ist und sich die CDUs zwischen den Ventilatorwänden befinden.
(Bild: Schneider Electric)

Der zweite IT-Raum ist gänzlich einem neuen KI-Cluster gewidmet. Er verfügt über 16 flüssigkeitsgekühlte 70-kW-IT-Racks und 16 luftgekühlte 40-kW-Netzwerk-Racks an den Enden der Reihen. Alle Racks teilen sich einen breiten Warmgang.

Die flüssigkeitsgekühlten Server werden mit der Direct-to-Chip-Kühlmethode gekühlt. Vier Kühlwasser-Ventilatorwände versorgen den IT-Raum mit Zuluft. Drei CDUs sind verbunden und teilen sich einen Hochtemperatur-Kaltwasserkreislauf. (siehe: Abbildung 4).

Abbildung 4: Layout des zweiten IT-Raums, der rein auf das AI-Cluster ausgelegt ist(Bild: Schneider Electric) — Abbildung 4: Layout des zweiten IT-Raums, der rein auf das AI-Cluster ausgelegt ist
(Bild: Schneider Electric)

Die Versorgung der Anlage

Das Stromversorgungssystem der Anlage ist für die Unterstützung integrierter Peripheriegeräte wie Brandmeldezentralen, Zugangskontrollsysteme sowie Umgebungsüberwachungs- und -steuerungsgeräte ausgelegt. Das Rechenzentrum soll laut Design mit drei zweieinhalb Megawatt (MW) Antriebsträngen versorgt werden.

Diese bestehen aus einem 4000 Ampere (A) Switchboard und jeweils zwei 1250 Kilowatt (kW) Unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV). Die Switchboards versorgen zusätzlich die Ventilatorwände der beiden IT-Räume und die USVs beliefern die CDUs mit Strom. Zusätzlich bringen zwei separate 1,25 MW Antriebstränge die Chiller zum Laufen.

Abbildung 5: Das Diagramm zeigt die Stromversorgung des Rechenzentrums.(Bild: Schneider Electric) — Abbildung 5: Das Diagramm zeigt die Stromversorgung des Rechenzentrums.
(Bild: Schneider Electric)

Für den ersten IT-Raum sind in jedem der drei Nachrüstung-Szenarien ein Kaltwassernetz mit zwei Pumpen vorgesehen. Für den zweiten IT-Raum plant das Design zwei separate Kaltwassernetze ein. Ein Netz ist für die CDUs gedacht und das zweite dient der Versorgung von den Ventilatorwänden mit Wasser.

Abbildung 6: Diese Zeichnung zeigt das Layout der Wasserversorgung der IT-Räume.(Bild: Schneider Electric) — Abbildung 6: Diese Zeichnung zeigt das Layout der Wasserversorgung der IT-Räume.
(Bild: Schneider Electric)

Zusätzlich zu den Referenzdesigns für Rechenzentren wird Aveva, eine Tochtergesellschaft von Schneider Electric, seine Plattform für digitale Zwillinge mit dem „Nvidia Omniverse“ verbinden und so eine einheitliche Umgebung für virtuelle Simulation und Zusammenarbeit schaffen.

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Stand: 08.12.2025

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