À mesure que la puissance des systèmes d’intelligence artificielle (IA) et de calcul haute performance (HPC) augmente, le refroidissement liquide n’est plus une technologie réservée aux configurations haut de gamme : il devient la norme. Après les GPU et les CPU, les SSD sont désormais les prochains composants concernés.
Il ne s’agit pas simplement de savoir si un SSD est quelques secondes plus rapide qu’un autre. Le véritable enjeu est plus global : lorsque l’ensemble du système est refroidi par liquide, quelles sont les conséquences sur les performances, la consommation d’énergie et le retour sur investissement (ROI) si les SSD continuent d’être refroidis par air ?
Sommaire
Le problème : les SSD deviennent un goulot d’étranglement thermique
L’évolution des SSD d’entreprise (eSSD) entraîne une forte augmentation de leur consommation électrique et de leur dégagement thermique.
Avec le passage du PCIe 4.0 au PCIe 7.0, la consommation d’un SSD est passée d’environ 25 W à près de 60 W. Pendant que les processeurs et les GPU profitent du refroidissement liquide, les SSD continuent souvent à être refroidis par un simple flux d’air. Ce décalage technologique limite désormais la fiabilité et les performances de l’ensemble du serveur.
Lorsque la température augmente, les performances s’effondrent
Lorsque la température du SSD reste inférieure à 77 °C, il fonctionne à pleine capacité. À partir de 77 °C, ses performances chutent déjà à environ 58 %. Au-delà de 79 °C, elles s’effondrent et deviennent pratiquement nulles.
Une fois la limite thermique atteinte, le débit du SSD chute quasiment à zéro. Dans un serveur dédié à l’IA, cela ne ralentit pas uniquement le stockage : les GPU, pourtant très coûteux, restent en attente de données et ne sont plus pleinement utilisés.
Pourquoi le refroidissement par air ne suffit plus
Lorsque les SSD atteignent une consommation de 40 à 60 W, le refroidissement par air devient difficile à maintenir.
Il faut un air d’entrée inférieur à 35 °C, davantage de ventilateurs et un débit d’air plus important. Résultat : la consommation électrique augmente, le niveau sonore aussi, les coûts de refroidissement grimpent et la densité des serveurs est limitée.
Paradoxalement, le passage au refroidissement liquide des GPU et CPU complique encore la situation : la circulation de l’air à l’intérieur du serveur est réduite, ce qui place souvent les SSD dans les zones les plus chaudes. Ils deviennent alors les composants les plus sensibles à la surchauffe.
Les défis du refroidissement liquide des SSD
Concevoir un SSD refroidi par liquide ne consiste pas simplement à fixer une plaque froide (« cold plate ») sur le disque.
Trois défis majeurs doivent être résolus : refroidir efficacement les deux faces du SSD, permettre le remplacement à chaud (hot-plug) et définir des normes communes afin de faciliter le déploiement à grande échelle.
Refroidir les deux faces du SSD
Sur les SSD E1.S, les composants (contrôleur, mémoire DRAM et puces NAND) sont répartis des deux côtés du circuit imprimé.
Refroidir uniquement une face laisse l’autre accumuler la chaleur.
La solution consiste à concevoir une architecture capable d’évacuer simultanément la chaleur des deux faces grâce à une seule plaque froide, ce qui améliore à la fois le refroidissement du SSD et l’efficacité énergétique globale du système.
Conserver le remplacement à chaud
Un autre défi est de maintenir un excellent contact thermique entre le SSD et la plaque froide tout en permettant le retrait rapide du disque sans arrêter le serveur ni déconnecter le circuit de refroidissement.
Grâce à un mécanisme spécifique, il est possible de conserver cette facilité de maintenance, indispensable dans les centres de données.
L’importance de la standardisation
Pour que les SSD refroidis par liquide soient adoptés massivement, ils doivent respecter des normes communes.
En collaboration avec la SNIA, Solidigm a participé à la définition de la spécification SFF TA-1006 Rev. 2.0, qui établit les caractéristiques des SSD E1.S refroidis par liquide.
Cette normalisation définit notamment les dimensions des plaques froides, les tolérances mécaniques, les surfaces de contact et les contraintes liées à l’insertion et au retrait des SSD.
L’objectif est de passer de solutions sur mesure à des composants standardisés, compatibles avec les centres de données de nouvelle génération.
Le rôle de l’ODCC
L’Open Data Centre Committee (ODCC), créé en 2014, contribue également à accélérer l’adoption du refroidissement liquide dans les centres de données.
En collaborant avec cette organisation, les fabricants peuvent s’appuyer sur des standards reconnus, bénéficier d’une meilleure crédibilité technique et favoriser le déploiement de solutions plus efficaces et plus durables.
Des bénéfices directs pour les performances et le ROI
Grâce au refroidissement liquide, les SSD restent durablement en dessous de leur seuil de limitation thermique.
Ils continuent ainsi à alimenter les GPU en données sans interruption. Les temps d’attente des GPU disparaissent, les ressources de calcul sont mieux exploitées et le retour sur investissement des serveurs IA s’améliore naturellement.
À l’échelle d’un centre de données, cette technologie permet également de réduire la consommation électrique, de diminuer le nombre de ventilateurs, d’augmenter la densité des serveurs, de simplifier la maintenance et d’améliorer l’efficacité énergétique globale.
Conclusion
Dans les infrastructures d’intelligence artificielle modernes, les GPU assurent la puissance de calcul tandis que les SSD alimentent ces processeurs en données.
Le système de refroidissement détermine donc la capacité de ces deux éléments à fonctionner ensemble de manière stable.
Selon Solidigm, le refroidissement liquide des SSD ne constitue pas une simple amélioration du stockage : il représente une étape essentielle vers des centres de données plus performants, plus économes en énergie et capables d’exploiter pleinement les ressources de calcul disponibles.
