Desde que a família de modelos GPT-4o quebrou a barreira de um trilhão de parâmetros em abril de 2024, a necessidade de data centers para atender às necessidades de IA em evolução para escalar (clusters e campi maiores) e escalar (maior densidade de energia por rack) é maior do que nunca e está reescrevendo o manual para o design do data center.

Nesse cenário, o resfriamento líquido direto ao chip (DLC) cruzou o abismo dos laboratórios de computação de nicho de alto desempenho para a produção convencional. O que parecia ambicioso em 2023 é a especificação desejada para suportar cargas de trabalho de ponta de IA em 2025, e se tornará a especificação mínima para servidores GPU ainda mais densos em 2026.

A infraestrutura do data center deve ser capaz de lidar com os crescentes requisitos de densidade das GPUs, mantendo a capacidade de oferecer suporte pragmático ao hardware gerador de receita e operacionalmente ativo dos últimos anos.

Por exemplo, a tecnologia de chip A100 de cinco anos da Nvidia continua em uso hoje. As GPUs de ponta atuais precisam de mais de 125 kW de potência apenas em um único rack – muito além do que a tecnologia tradicional de resfriamento a ar pode suportar. Espera-se que as GPUs do próximo ano quebrem a marca de 200 kW por rack, tendendo para 300 kW por rack.

Mas não terminamos - no OCP EMEA Summit de 2025, o Google divulgou o modelo de seu projeto do Projeto Deschutes para um rack de 1 MW, notável por sua falta de luzes piscantes e ainda mais por sua semelhança com um motor de carro sob o capô. Isso só é possível com o DLC, que abre caminho para a densificação contínua e, portanto, a inovação no nível do hardware de IA.

Do abanar da cauda do data center ao abanar da cauda do servidor

O DLC é uma das considerações mais importantes neste estágio do avanço da IA, permitindo que sistemas de computação mais densos e acoplados prosperem. Embora não seja uma tecnologia nova, a maioria das implantações de DLC antes deste ano ocorreu em ambientes de nicho, como supercomputadores de laboratórios nacionais.

Durante anos, os hiperescalas resistiram a atualizar as frotas de data centers em escala de gigawatts otimizadas para eficiência refrigerada a ar, o que manteve a pressão sobre os fabricantes de servidores de CPU e GPU para permanecerem dentro dos limites térmicos refrigerados a ar de 30 a 40 kW por rack. Ao mesmo tempo, a Nvidia tinha designs de rack de 100+ kW, mas eles não estavam vendendo em escala até que a IA generativa gerasse casos de uso mais amplos para a potência exponencialmente maior de clusters de GPU maiores. O "rabo" do data center estava abanando o "cachorro" do servidor.

O Google foi a exceção à orientação do hiperescalador em torno do resfriamento a ar. Eles começaram a implementar DLC em seus data centers a partir de 2018 em suporte à arquitetura de chip TPU. Isso não é surpreendente, já que as inovações do Google estão na vanguarda do ML e da IA generativa em apoio ao seu negócio de pesquisa dominante. Ao desenvolver sistemas para uso próprio, o Google não teve o obstáculo de tornar esses chips vendáveis aos clientes e, portanto, provavelmente tem a maior frota de DLC em escala de vários gigawatts hoje.

À medida que a participação de mercado da Nvidia para chips de IA se tornou dominante por si só (estimada em 70-95%), em 2024, eles finalmente tiveram a vantagem de pressionar por avanços no nível do data center e afirmar em sua arquitetura de referência para o sistema de rack GB200 NVL72 onde o DLC seria necessário (com sistemas de densidade mais baixa ainda capazes de viver em ambientes refrigerados a ar).

A mesa virou assim – em vez de trabalhar para trás a partir dos limites térmicos da maioria dos data centers para escalabilidade, a Nvidia estava traçando uma nova linha. Para oferecer suporte ao seu hardware de ponta, o DLC era obrigatório, não apenas bom de se ter.

Olhando apenas para o roteiro de densidade da Nvidia, a projeção da demanda de refrigeração líquida acelerará rapidamente, buscando dobrar por ciclo anual de inovação de produtos. Os GB300s da Blackwell atingirão uma densidade de rack de pico de 163kW até o final deste ano, os racks Vera Rubin NVL144 podem exigir 300+ kW em 2026 e, até 2027, o rack Rubin Ultra NVL576 pode ultrapassar 600 kW por rack – com maior densificação esperada para 2028 e além. O anúncio do Google de projetos de rack de 1 MW aponta para a probabilidade de que a Nvidia também chegue lá.

O que o DLC significa para a Nvidia? Os data centers habilitados para DLC se tornarão o local de pouso para sistemas de computação acelerada cada vez mais poderosos e densidades de energia crescentes. Se o líquido da instalação estiver presente em escala, chegar a 500+ kW por rack é uma questão de distribuição, não de capacidade. Além disso, uma instalação habilitada para DLC ainda pode suportar hardware refrigerado a ar, mas o oposto não será verdadeiro por muito mais tempo, com soluções refrigeradas a ar para líquido atingindo seus limites este ano (mais perto da faixa de 100kW por rack).

Adoção de DLC e perspectivas de investimento

No ano passado, o tamanho do mercado global de DLC foi avaliado em 1,85 bilhão de dólares (10 bilhões de reais). Na próxima década, projeta-se que atinja 11,89 bilhões de dólares (66,4 bilhões de reais), impulsionado principalmente pela capacidade do DLC de lidar com aumentos na densidade de chips.

O valor do DLC para ambientes de data center será ampliado este ano e, até 2026, provavelmente será considerado o padrão da indústria para instalações de última geração. Durante esse período, o setor de data center passará do desempenho simulado para as GPUs mais recentes da Nvidia para implantação e teste no mundo real. Essa mudança será essencial para determinar os métodos de resfriamento mais eficazes para suportar racks de alta densidade.

Espera-se que as densidades aumentem junto com o crescimento da densidade do transistor do chip, como visto com a mudança da Nvidia de um ciclo de inovação de dois anos para um ciclo de um ano. Sabendo disso, podemos esperar que os investimentos em DLC no nível do data center e do hiperescalador provavelmente disparem nos próximos anos.

Crescimento promissor exige preparação da indústria

O benefício total do DLC não pode ser alcançado sem considerar as mudanças de design necessárias na futura infraestrutura do data center. Os projetos de campus devem ser planejados especificamente para oferecer suporte ao DLC como um componente principal.

Devido à ineficiência, os data centers existentes com implantações atuais de resfriamento ar-líquido provavelmente precisarão ser adaptados e, em muitos casos de implantações mais antigas, será fisicamente impossível atender às altas demandas do DLC. Independentemente disso, o aumento para suportar o DLC será alto e, em última análise, esses campi mais antigos terão limites rígidos de escalabilidade.

Com os requisitos de densidade continuando a subir de densidades regulares de campus de 300 MW para locais bem ao norte, as implantações de DLC serão mais adequadas para esses data centers construídos especificamente para atender aos requisitos exclusivos de energia e resfriamento da DLC desde o início. Os data centers greenfield construídos especificamente serão capazes de suportar as tecnologias mais recentes, bem como a escala e as densidades futuras previstas. Consequentemente, a capacidade de DLC será um dos principais requisitos para as "fábricas de IA" frequentemente mencionadas pela Nvidia.

Os desenvolvedores de data center podem começar a se preparar agora, acertando as partes "maiores". Por exemplo, à medida que a implantação da GPU avança, eles devem se concentrar em garantir a tonelagem bruta adequada de água gelada para suportar soluções refrigeradas a ar e líquido.

Como os maiores compradores de GPUs, os hiperescalas também precisarão continuar se preparando para esta próxima era de resfriamento. Como os hiperescalas desenvolvem seus próprios designs para DLC, eles precisarão assumir uma posição de liderança para finalizar os designs. Os preparativos no nível do hiperescalador permitirão que o setor de data center distribua melhor os recursos e atenda às densidades cada vez maiores no nível do rack.

Adotando a próxima geração de data centers

Com a Nvidia liderando a corrida da GPU e o Google permanecendo na vanguarda em IA e ML, sua adoção mútua de soluções DLC serve como pontos de base para onde o mercado deve estar.

Desbloquear o futuro da IA não vem sem olhar atentamente para o design do data center e encontrar maneiras de tirar o máximo proveito de sistemas críticos, como refrigeração. A IA transforma tudo no nível do data center e, com o resfriamento líquido direto no chip vindo para ficar – e espera-se que cresça como um segmento de mercado crítico, abraçar seu potencial é essencial para o sucesso a longo prazo.