Paul Arends
Het traditionele antwoord op warmtebeheer in datacenters is het gebruik van luchtgekoelde ventilatoren om apparatuur te koelen. Maar het luchtkoelen van een modern AI-rack is als blazen op een hete pan: het werkt langzaam en inefficiënt. De sector was rijp voor verandering.
Ik heb altijd geloofd dat de belangrijkste vooruitgang ontstaat als je de wendbaarheid van een startup combineert met het bereik en de betrouwbaarheid van een wereldleider als Cisco. We hebben een klein team samengesteld om voorop te lopen, een prototype te bouwen en dit aan klanten over de hele wereld te presenteren. Dankzij directe feedback van de industrie en onze klanten in de afgelopen drie jaar zijn we eindelijk bezig om een 100% direct vloeistofgekoelde netwerkswitch op de markt te brengen.
De hitte achter de hype
Met de explosie van generatieve AI voorspelt het Internationaal Energieagentschap dat de vraag naar elektriciteit uit datacentra over de hele wereld tussen 2024 en 2030 meer dan zal verdubbelen tot ongeveer 945 terawattuur (TWh), iets hoger dan het totale Japanse elektriciteitsverbruik vandaag de dag. Het huidige traditionele enterprise-rack verbruikt 5 tot 15 kW. Een AI GPU-rack kan 60 tot 130 kW trekken en zal naar verwachting in 2030 elk 1 MW verbruiken, een schaal die ooit voor hele structuren werd gebruikt.
Op deze schaal kunnen AI-clusters alleen worden gekoeld met vloeistofkoeling. Net zoals een automotor koelvloeistof laat circuleren om warmte van de motor af te voeren, circuleert vloeistofkoeling een mengsel van water en glycol door leidingen om de warmte efficiënt rechtstreeks af te voeren van hoogwaardige netcomponenten met hoge dichtheid. Dit zorgt voor meer prestaties per rack, terwijl er minder energie wordt gebruikt om het te koelen.
Gebouwd als een startup
In 2022 begon een groep Cisco-ingenieurs – senior directeur datacenterarchitectuur Christopher Liljenstolpe, directeur hardware engineering Vic Chia en senior engineering productmanager Asha Hegde – een prototype te bouwen van een direct-to-chip vloeistofgekoelde versie van Cisco’s 51,2 terabit switch.
Voor een team dat opereert met een startup-mentaliteit binnen een bedrijf ter grootte van Cisco, werden we geconfronteerd met het klassieke kip-en-ei-dilemma: het bedrijf wilde eerst de vraag zien voordat er werd geïnvesteerd; klanten hadden een levensvatbaar product nodig voordat ze formeel hun vraag konden uiten.
Onze strategie was om bewijsmateriaal te verzamelen uit de sector en klanten. We werkten samen met partners als het Open Compute Project (OCP) en de Linux Foundation om de weg voorwaarts voor vloeistofgekoelde infrastructuur te helpen bepalen, en onthulden een prototype op de Optical Fiber Conference in maart 2023. Op het grootste evenement voor optische communicatie met meer dan 15.000 bezoekers had niemand zoiets laten zien. Klanten begonnen meteen te vragen: “Wanneer zal dit beschikbaar zijn?” Dit bevestigde dat we de goede kant op gingen.
Het team presenteerde het prototype de komende maanden op andere brancheconferenties en bouwde bij elke presentatie een momentum op. Het prototype maakte echte klantgesprekken mogelijk met AI-hyperscalers, neoclouds en dienstverleners. “De GPU-servers waren al overgeschakeld op vloeistofkoeling, maar de netwerkswitch bleef in hetzelfde hete, compacte rack en is nog steeds afhankelijk van lucht”, vertelt Christopher. “Als leider op het gebied van netwerken hebben we klanten kunnen helpen nadenken over hoe ze hun hele infrastructuur kunnen koelen en gesprekken kunnen voeren die nergens anders zouden plaatsvinden.”
Onze grootste technische uitdaging was het koelen van de front-end optica. De 800G OSFP-transceivers van het prototype genereren enorme hitte in een kleine ruimte, en de optica is ontworpen om in en uit te worden gewisseld. We moesten een nauwe thermische verbinding tussen de optiek en de koude plaat handhaven. We hebben pionierswerk verricht met een 2×8-ontwerp voor optische koeling dat deze uitdaging oplost en hebben bijgedragen aan de manier waarop de algemene industrie vandaag de dag optische koeling benadert.
Van prototype tot product
Ons prototype en onze reeks tests hebben het voor Cisco-beslissers gemakkelijk gemaakt om zich in te zetten voor een nog snellere switch. ‘Je hebt bewijs nodig dat een nieuwe gok de moeite waard is,’ zei Asha. “De reactie van de klanten was zo sterk dat het voor het management gemakkelijk was om te beslissen om groen licht te geven voor de productie.”
Hoewel wij de eersten waren die lieten zien wat er mogelijk was, wisten we dat andere bedrijven niet ver achterop bleven. Het uitstellen van het aanbieden van dit product zou ertoe leiden dat Cisco alle ‘first mover’-voorsprong zou verliezen.
In februari 2026 hebben we de volgende generatie Cisco N9000- en Cisco 8000-systemen met vloeistofgekoelde ontwerpen aangekondigd. Aangedreven door de Cisco Silicon One G300-chip, levert het systeem een doorvoersnelheid van 102,4 terabit per seconde, een verdubbeling van de capaciteit van het prototype op dezelfde fysieke voetafdruk. Dit maakt een aanzienlijk hogere bandbreedtedichtheid en een vermogensverbetering van bijna 70 procent mogelijk, waardoor in één systeem dezelfde bandbreedte wordt geleverd waarvoor voorheen zes systemen van de vorige generatie nodig waren.
We richten ons op het vergroten van de energie-efficiëntie, het verlagen van de operationele kosten en het vereenvoudigen van de bedrijfsvoering naarmate de creatie van het AI-ecosysteem zich verder uitbreidt dan hyperscalers. “Onze vloeistofkoeling is niet vastgeschroefd”, zegt Vic. “Het silicium, de optica en de koeling zijn ontworpen als één systeem, zodat operators het vanaf dag één in hun datacenters kunnen integreren.”
Niemand klimt alleen
De startup-mentaliteit gaat niet alleen over snel bouwen en als eerste op de markt komen. Het gaat erom dat je weet wat je moet bouwen en wanneer je toonaangevende partners in hun respectievelijke sectoren moet inschakelen.
We hebben het Cisco Engineering Alliances-programma opgezet om ons vermogen om nieuwe oplossingen te ontwerpen en te valideren, uit te breiden. Onze alliantie maakt hardware, software en services mogelijk om integratierisico’s te verminderen en de implementatietijden te versnellen om snel AI-infrastructuren te bouwen.
Deze partnerschappen zijn vooral van cruciaal belang in een zich ontwikkelend regelgevingslandschap dat zich richt op het opvangen van afvalwarmte. De Duitse Energie-efficiëntiewet (EnEfG) en bredere Europese regelgeving vereisen dat sommige datacenters afvalwarmte opvangen en terugsturen naar gemeentelijke verwarmingssystemen. Wanneer warmte wordt opgevangen in een vloeistof en wordt overgebracht naar een warmtewisselaar in plaats van als hete lucht te worden uitgestoten, veranderen we afval in een hulpbron.
Innovatie begint niet en stopt dan niet
Echte innovatie is een constante staat van om de hoek kijken en kan overal vandaan komen binnen een bedrijf van deze omvang. We bouwen in de richting waarin de markt gaat, luisteren naar de uitdagingen van klanten en ontwikkelen een ecosysteem waarop onze klanten onmiddellijk kunnen vertrouwen. Terwijl de pan blijft opwarmen, gaan we al verder dan de schakelaar, onderzoeken we immersiekoeling en breiden we vloeistofkoelingsarchitecturen uit naar opslag- en stroomvoorzieningen.
Bij Cisco bouwen we niet alleen aan de huidige AI-behoeften; we bouwen de basis voor het volgende decennium van infrastructuur. We luisteren, we maken prototypes, we werken samen en we groeien. Dit is hoe wij leiding geven in het tijdperk van kunstmatige intelligentie.
BRON
