حوامل الخوادم عالية الكثافة: تصميمات بقدرة 100+ كيلوواط للبنية التحتية لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي

آخر تحديث: 11 ديسمبر 2025

تحديث ديسمبر 2025: متوسط تكلفة حامل الذكاء الاصطناعي 3.9 مليون دولار في 2025 مقارنة بـ 500 ألف دولار للحوامل التقليدية—زيادة 7 أضعاف. حوامل GB200NVL72 تصل إلى 132 كيلوواط؛ Blackwell Ultra وRubin تستهدف 250-900 كيلوواط مع 576 معالج رسومات/حامل بحلول 2026-2027. إعلان NVIDIA في OCP 2025 عن تصميمات حوامل بقدرة 1 ميغاواط. حامل Eaton Heavy-Duty SmartRack يدعم وزناً ثابتاً يصل إلى 2,268 كجم لتطبيقات الذكاء الاصطناعي. بناء بنية تحتية بقدرة 100 كيلوواط يكلف 200-300 ألف دولار/حامل.

سيبلغ متوسط تكلفة حامل الذكاء الاصطناعي 3.9 مليون دولار في 2025، مقارنة بـ 500 ألف دولار لحوامل الخوادم التقليدية.¹ تعكس هذه الزيادة بسبعة أضعاف التحول الجذري في متطلبات الحوامل مع تجاوز معالجات الرسومات عتبة 1,000 واط، مما يدفع كثافة طاقة الحوامل إلى ما بعد 100 كيلوواط نحو 1 ميغاواط.² ستتطلب خوادم الذكاء الاصطناعي Blackwell Ultra وRubin من NVIDIA ما بين 250 و900 كيلوواط مع ما يصل إلى 576 معالج رسومات لكل حامل بحلول 2026-2027.³ يجب أن تتطور البنية التحتية للحوامل التي تستضيف هذه الأنظمة وفقاً لذلك، مع تعزيز هيكلي، ودمج التبريد السائل، وقدرات توزيع الطاقة التي لم تتوقعها الحوامل التقليدية أبداً.

يُتوقع نمو سوق حوامل مراكز البيانات ليصل إلى 9.41 مليار دولار بحلول 2033 مع إعادة تشكيل أعباء عمل الذكاء الاصطناعي لمتطلبات البنية التحتية المادية.⁴ على عكس مراكز البيانات التقليدية التي تتعامل مع 10-15 كيلوواط لكل حامل، تحتاج منشآت الذكاء الاصطناعي إلى 40-250 كيلوواط لكل حامل لدعم متطلبات الحوسبة للتعلم الآلي.⁵ يجب على المؤسسات التي تخطط للبنية التحتية للذكاء الاصطناعي تقييم مواصفات الحوامل وفقاً لمتطلبات معالجات الرسومات الحالية والمتوقعة بدلاً من الافتراضات القديمة حول كثافة الطاقة وسعة الوزن.

تطور كثافة الطاقة يتطلب تصميمات حوامل جديدة

يمثل الارتفاع إلى 100+ كيلوواط لكل حامل تطوراً وثورة في البنية التحتية لمراكز البيانات.⁶ لا يمكن للحوامل التقليدية المصممة لأحمال 5-10 كيلوواط أن تدعم بأمان متطلبات طاقة خوادم معالجات الرسومات الحديثة دون تغييرات معمارية جوهرية.

نطاقات الكثافة الحالية تغطي سيناريوهات نشر واسعة. تتطلب مجموعات تدريب الذكاء الاصطناعي عالية الكثافة حوامل بقدرة 40-60 كيلوواط. تتطلب أعباء عمل النماذج اللغوية الكبيرة 70 كيلوواط على الأقل. تستهلك تطبيقات الحوسبة الفائقة للأمن القومي وأبحاث الذكاء الاصطناعي 100 كيلوواط أو أكثر.⁷ يستمر المسار في التسارع.

متطلبات أنظمة NVIDIA تحدد معايير البنية التحتية. تصل تصميمات حوامل GB200NVL72 التي قُدمت في 2024 إلى كثافة طاقة قصوى تبلغ 132 كيلوواط.⁸ تتطلب أنظمة Blackwell Ultra وRubin المستقبلية ما يصل إلى 900 كيلوواط مع 576 معالج رسومات لكل حامل.⁹ كشفت الكلمة الافتتاحية لـ NVIDIA في OCP 2025 عن حوامل الذكاء الاصطناعي من الجيل التالي التي تتطلب ما يصل إلى 1 ميغاواط.¹⁰

هندسة توزيع الطاقة تتكيف مع زيادات الكثافة. تعمل مركزية التقويم على تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر بالقرب من المصدر، ثم توزيع التيار المستمر عالي الجهد مباشرة إلى الحوامل، مما يقلل الفقد ويحسن معامل PUE.¹¹ تنشر شركات الحوسبة السحابية الكبرى بما في ذلك Meta وGoogle وMicrosoft توزيع الجهد المتوسط حتى 13.8 كيلوفولت وهندسة جهد تيار مستمر أعلى عند 400VDC و800VDC.¹²

تداعيات التكلفة كبيرة. يكلف بناء بنية تحتية جديدة بقدرة 100 كيلوواط 200,000-300,000 دولار لكل حامل لكنه يوفر مساراً للنمو المستقبلي.¹³ يكلف تحديث المنشآت القائمة لكثافة 40 كيلوواط 50,000-100,000 دولار لكل حامل.¹⁴ يتطلب حجم الاستثمار تخطيطاً دقيقاً للسعة.

المتطلبات الهيكلية للنشر الكثيف

تصبح سعة الوزن حرجة مع تجاوز خوادم معالجات الرسومات لكتلة الخوادم التقليدية. تحتوي خوادم الذكاء الاصطناعي على مكونات أكثر كثافة، ومشتتات حرارية أكبر، ومعدات تبريد سائل لا تستطيع الحوامل القديمة دعمها بأمان.

سعة الوزن الثابت يجب أن تستوعب التكوينات المحملة بالكامل. أطلقت Eaton حوامل Heavy-Duty SmartRack في أكتوبر 2024 خصيصاً للذكاء الاصطناعي، بسعة وزن ثابت تصل إلى 2,268 كجم.¹⁵ يستوعب العمق الممتد 137 سم خوادم الذكاء الاصطناعي الأكبر الشائعة في نشر معالجات الرسومات.¹⁶ تتطلب الحوامل القياسية المصممة لأحمال 907-1,361 كجم تقييماً قبل نشر خوادم الذكاء الاصطناعي.

حمولة الأرضية تتطلب تقييم المنشأة. يمكن أن يصل وزن وحدة توزيع التبريد عند امتلائها إلى 3 أطنان، مما يتطلب سعة تحميل أرضية تبلغ 800 كجم/م².¹⁷ مع الجمع بين وزن الخادم والبنية التحتية للتبريد السائل، قد يتجاوز إجمالي حمولة الأرضية مواصفات مراكز البيانات التقليدية.

عمق الحامل يمتد إلى ما بعد الأبعاد القياسية. تتطلب خوادم NVIDIA HGX والمنصات المماثلة حوامل أعمق مما توفره الحوامل القياسية بعمق 107 سم.¹⁸ يؤثر التخطيط للعمق الممتد على تباعد الممرات وتخطيط المنشأة وتوجيه الكابلات.

تكامل الإدارة الحرارية يؤثر على التصميم الهيكلي. تولد الحوامل عالية الطاقة أعمدة حرارية تتطلب مسارات تدفق هواء غير منقطعة.¹⁹ توصي NVIDIA بوضع خادمين في الأسفل، وفجوة فارغة 3-6U، ثم خادمين في الأعلى للتكوينات المبردة بالهواء المُحسّنة.²⁰ يؤثر تخطيط الحامل مباشرة على فعالية التبريد.

متطلبات تكامل التبريد السائل

يجب أن تستوعب الحوامل التي تخدم أعباء عمل الذكاء الاصطناعي البنية التحتية للتبريد السائل التي لم تتوقعها الحوامل المبردة بالهواء أبداً. يضيف التكامل تعقيداً لاختيار الحوامل وتخطيط المنشآت.

دعم اللوحة الباردة يتطلب تكامل المشعب. يجلب التبريد المباشر للشريحة المبرد إلى مصادر حرارة وحدة المعالجة المركزية ومعالج الرسومات، مما يزيل 30-40 كيلوواط لكل حامل.²¹ يجب أن توفر الحوامل نقاط تثبيت ومسارات توجيه واحتواء التسرب لتوزيع السوائل داخل الحاوية.

تركيب مبادل الحرارة الخلفي يمكّن التبريد الهجين. تُثبت أنظمة RDHx على ظهر الحوامل، وتزيل ما يصل إلى 120 كيلوواط لكل حامل في أحدث التكوينات.²² يجب أن تدعم المواصفات الهيكلية للحامل وزن RDHx ووصلات الأنابيب.

توافق الغمر يمكّن أعلى الكثافات. يغمر التبريد بالغمر الأنظمة في سائل عازل، ويتعامل مع 50-100 كيلوواط مع إلغاء المراوح.²³ تستخدم بعض عمليات النشر خزانات غمر على مستوى الحامل بدلاً من الحوامل التقليدية، مما يتطلب تخطيطاً مختلفاً للمنشأة.

الهندسة الهجينة تجمع بين نهج التبريد. يتضمن التصميم الشائع لعام 2025 70% تبريد سائل و30% تبريد بالهواء، حيث يعمل الحامل كنقطة تكامل.²⁴ يجب أن تستوعب الحوامل كلا طريقتي التبريد في وقت واحد.

مواصفات معدل التدفق تحدد قدرة التبريد. معيار الصناعة 1.2 لتر/دقيقة/كيلوواط عند درجة حرارة مدخل 45 درجة مئوية يعني أن حامل 85 كيلوواط يتطلب وحدة توزيع تبريد ومبادل حراري يدعم تدفق 102 لتر/دقيقة مع تبريد إلى 45 درجة مئوية.²⁵ يجب ألا تقيد أنابيب الحامل معدلات التدفق المطلوبة.

مواصفات OCP Open Rack

يحدد مشروع الحوسبة المفتوحة معايير الحوامل المُحسّنة لكفاءة الحوسبة الفائقة. تدفع متطلبات أعباء عمل الذكاء الاصطناعي التطور المستمر للمواصفات.

Open Rack V3 (ORV3) أسس الأساس. حددت Meta ونشرت المواصفات الأساسية في 2022 بمساهمات من Google وRittal.²⁶ يتجاوز العرض 53 سم معيار EIA 48 سم، مما يسمح بزيادة كبيرة في تدفق الهواء.²⁷ تمكّن مواصفات رف الطاقة والمقوم والبطارية الاحتياطية توزيع الطاقة المتكامل.

Open Rack Wide (ORW) يعالج الجيل التالي من الذكاء الاصطناعي. قدمت Meta مواصفات ORW في OCP 2025 كمعيار حامل مفتوح المصدر مزدوج العرض مُحسّن لمتطلبات الطاقة والتبريد وقابلية الخدمة لأنظمة الذكاء الاصطناعي من الجيل التالي.²⁸ تمثل المواصفات تحولاً أساسياً نحو تصميم مركز بيانات موحد وقابل للتشغيل المتبادل وقابل للتوسع.²⁹

مواصفات Mt Diablo (Diablo 400) تصف حوامل طاقة جانبية لمجموعات الذكاء الاصطناعي. شاركت في تأليفها Google وMeta وMicrosoft، وتحدد المواصفات حوامل طاقة منفصلة تدفع توصيل الطاقة إلى ما بعد تكوينات 48V التقليدية.³⁰ قدمت Delta Electronics نظام "AI Power Cube" بجهد 800VDC المطور بالتعاون مع NVIDIA لتشغيل حوامل الذكاء الاصطناعي بقدرة 1.1 ميغاواط.³¹

مواصفات Clemente تصف صواني الحوسبة التي تدمج وحدات معالج مضيف NVIDIA GB300 في عوامل شكل لحالات استخدام تدريب واستدلال الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي في Meta.³² تمثل المواصفات أول نشر يستخدم OCP ORv3 HPR مع حوامل طاقة جانبية.

تطبيقات الصناعة تثبت قيمة المواصفات. أعلنت AMD عن نظام مرجعي على مستوى الحامل "Helios" مبني على معايير ORW المفتوحة.³³ يعالج إعداد Rittal لـ Open Rack V3 للتبريد السائل المباشر تبديد حرارة الحوسبة عالية الأداء وتقنية الذكاء الاصطناعي.³⁴

حلول البائعين لنشر حوامل الذكاء الاصطناعي

أطلق كبار بائعي البنية التحتية منتجات حوامل خاصة بالذكاء الاصطناعي طوال 2024-2025.

Schneider Electric أطلقت حوامل NetShelter عالية الكثافة في يونيو 2025 تلاها أنظمة حوامل جديدة مستوحاة من OCP تدعم هندسة MGX من NVIDIA.³⁵ تتكامل المنتجات مع محافظ توزيع الطاقة والتبريد من Schneider.

Eaton حوامل Heavy-Duty SmartRack تستهدف نشر الذكاء الاصطناعي بسعة وزن ثابت 2,268 كجم وعمق ممتد 137 سم.³⁶ تعالج المواصفات الخوادم الأكبر والأثقل الشائعة في البنية التحتية لمعالجات الرسومات.

Supermicro تقدم حلول تبريد سائل على مستوى الحامل بطاقة وتبريد يصل إلى 100 كيلوواط لكل حامل، مُعتمدة بالكامل على مستوى النظام والحامل والمجموعة مع فترات تسليم مُسرّعة.³⁷ تتكامل الحلول مع محفظة خوادم معالجات الرسومات من Supermicro.

Rittal توفر حوامل متوافقة مع OCP ORV3 مع إعداد للتبريد السائل يعالج متطلبات تبديد حرارة تقنية الذكاء الاصطناعي.³⁸ تدعم المنتجات تكامل التبريد السائل المباشر.

Legrand حققت زيادة 24% في الإيرادات من محفظة البنية التحتية لمراكز البيانات المركزة على الذكاء الاصطناعي في النصف الأول من 2025، مع إجراء سبع عمليات استحواذ أضافت 500 مليون يورو في الإيرادات السنوية.³⁹ تُتوقع إيرادات مراكز البيانات للشركة أن تتجاوز 2 مليار يورو في 2025.⁴⁰

اعتبارات البنية التحتية للشبكة

تتطلب مجموعات الذكاء الاصطناعي خمسة أضعاف كثافة البنية التحتية للألياف مقارنة بمراكز البيانات التقليدية.⁴¹ يجب أن يستوعب اختيار الحامل كثافة الكابلات التي تتطلبها شبكات الذكاء الاصطناعي.

كابلات InfiniBand وEthernet عالية السرعة تتطلب سعة توجيه. تعتمد مجموعات الذكاء الاصطناعي على شبكات ذات نطاق ترددي فائق وزمن استجابة منخفض (Ethernet 400+ جيجابت/ثانية أو InfiniBand XDR) لمزامنة معالجات الرسومات عبر الخوادم.⁴² تشبه بنية الشبكة تصميم الحاسوب الفائق مع 4-5 أضعاف توصيلات الألياف لكل حامل.⁴³

تكامل إدارة الكابلات يؤثر على اختيار الحامل. لا تستطيع ملحقات إدارة الكابلات القياسية المصممة لـ 10-20 كابلاً لكل حامل استيعاب مئات الاتصالات عالية السرعة التي تتطلبها شبكات الذكاء الاصطناعي. قيّم سعة إدارة كابلات الحامل قبل الشراء.

التوجيه العلوي مقابل تحت الأرضية يؤثر على تموضع الحامل. قد تتجاوز كثافات كابلات الذكاء الاصطناعي سعة الأرضية المرتفعة التقليدية، مما يدفع لاعتماد إدارة الكابلات العلوية. يجب أن يستوعب ارتفاع الحامل التوجيه العلوي مع الحفاظ على قابلية الخدمة.

التخطيط لنمو الكثافة

يجب على المؤسسات التي تنشر البنية التحتية للذكاء الاصطناعي تحديد حجم استثمارات الحوامل للنمو المتوقع بدلاً من المتطلبات الحالية.

الوعي بخارطة طريق معالجات الرسومات يُعلم تخطيط السعة. يستمر تقدم NVIDIA من H100 (700 واط) إلى Blackwell (1000+ واط) إلى Rubin (أعلى) في تصعيد الكثافة. يجب أن تستوعب الحوامل المنشورة لمعالجات الرسومات الحالية متطلبات طاقة الجيل التالي.

توزيع الطاقة المعياري يمكّن الزيادات التدريجية في السعة. يؤثر توزيع وحدة توزيع الطاقة لكل حامل مقابل توزيع القضبان على كيفية توسيع السعة. خطط لهندسة الطاقة جنباً إلى جنب مع اختيار الحامل.

احتياطي التبريد يمنع تعطل الحوسبة. الحوامل ذات قدرة التبريد السائل حتى للنشر المبرد بالهواء الأولي تمكّن الانتقال مع زيادة الكثافات. تثبت التكلفة الإضافية أنها ضئيلة مقارنة باستبدال الحامل.

كفاءة مساحة الأرضية تتضاعف على نطاق واسع. تقلل الحوامل عالية الكثافة إجمالي عدد الحوامل لقدرة حوسبة مكافئة. عدد أقل من الحوامل يعني مساحة أرضية أقل، ومسارات كابلات أقصر، وربما منشآت أصغر.

تنشر فرق الهندسة العالمية في Introl البنية التحتية للحوامل عالية الكثافة لتركيبات الذكاء الاصطناعي عبر 257 موقعاً، من عمليات نشر خوادم معالجات الرسومات الأولية إلى منشآت 100,000 مُسرّع. يؤثر اختيار الحامل مباشرة على كفاءة المنشأة والسعة لأجيال معالجات الرسومات المستقبلية.

أساس البنية التحتية

تمثل الحوامل الأساس المادي لاستثمارات البنية التحتية للذكاء الاصطناعي. يجب أن تدعم الحاوية التي تستضيف 3.9 مليون دولار من خوادم معالجات الرسومات ومعدات الشبكات هذا الاستثمار بأمان مع تمكين البنية التحتية لتوصيل الطاقة والتبريد التي تتطلبها تلك الأنظمة