Racks de Alta Densidade: Projetos de 100kW+ para Infraestrutura de Data Centers de IA
Atualizado em 11 de dezembro de 2025
Atualização de dezembro de 2025: Rack médio de IA custando US$ 3,9M em 2025 vs US$ 500K tradicional—aumento de 7x. Racks GB200NVL72 atingindo 132kW; Blackwell Ultra e Rubin mirando 250-900kW com 576 GPUs/rack até 2026-2027. NVIDIA OCP 2025 revelando projetos de rack de 1MW. Eaton Heavy-Duty SmartRack suportando 2.268 kg de peso estático para IA. Construir infraestrutura de 100kW custa US$ 200-300K/rack.
O rack médio de IA custará US$ 3,9 milhões em 2025, comparado a US$ 500.000 para racks de servidor tradicionais.¹ Esse aumento de custo de sete vezes reflete a transformação fundamental nos requisitos de rack à medida que GPUs ultrapassando o limiar de 1.000 watts empurram densidades de potência de rack além de 100kW em direção a 1MW.² Os servidores de IA Blackwell Ultra e Rubin da NVIDIA exigirão entre 250 e 900kW com até 576 GPUs por rack até 2026-2027.³ A infraestrutura de rack que abriga esses sistemas deve evoluir de acordo, com reforço estrutural, integração de refrigeração líquida e capacidades de distribuição de energia que gabinetes tradicionais nunca previram.
O mercado de racks para data centers projeta crescimento para US$ 9,41 bilhões até 2033 à medida que cargas de trabalho de IA remodelam os requisitos de infraestrutura física.⁴ Diferentemente de data centers tradicionais que lidam com 10-15kW por rack, instalações de IA precisam entre 40-250kW por rack para suportar demandas computacionais de machine learning.⁵ Organizações planejando infraestrutura de IA devem avaliar especificações de rack contra requisitos de GPU atuais e projetados, em vez de suposições legadas sobre densidade de potência e capacidade de peso.
A evolução da densidade de potência exige novos designs de rack
O salto para 100kW+ por rack representa tanto evolução quanto revolução na infraestrutura de data centers.⁶ Racks tradicionais projetados para cargas de 5-10kW não podem suportar com segurança os requisitos de energia de servidores GPU modernos sem mudanças arquitetônicas fundamentais.
Faixas de densidade atuais abrangem amplos cenários de implantação. Clusters de treinamento de IA de alta densidade requerem racks de 40-60kW. Cargas de trabalho de modelos de linguagem grandes exigem pelo menos 70kW. Aplicações de supercomputação para segurança nacional e pesquisa de IA consomem 100kW ou mais.⁷ A trajetória continua acelerando.
Requisitos de sistemas NVIDIA definem benchmarks de infraestrutura. Os designs de rack GB200NVL72 introduzidos em 2024 atingem densidade de potência de pico de 132kW.⁸ Sistemas futuros Blackwell Ultra e Rubin requerem até 900kW com 576 GPUs por rack.⁹ A palestra de abertura da NVIDIA no OCP 2025 revelou racks de IA de próxima geração exigindo até 1MW.¹⁰
Arquiteturas de distribuição de energia se adaptam aos aumentos de densidade. A retificação centralizada converte CA para CC mais perto da fonte, depois distribui CC de alta tensão diretamente para os racks, reduzindo perdas e melhorando o PUE.¹¹ Hyperscalers incluindo Meta, Google e Microsoft implantam distribuição de média tensão até 13,8kV e arquiteturas de CC de tensão mais alta em 400VDC e 800VDC.¹²
Implicações de custo provam ser significativas. Construir nova infraestrutura capaz de 100kW custa US$ 200.000-300.000 por rack, mas fornece margem para crescimento futuro.¹³ Retrofitar instalações existentes para densidade de 40kW custa US$ 50.000-100.000 por rack.¹⁴ A escala de investimento requer planejamento cuidadoso de capacidade.
Requisitos estruturais para implantações densas
A capacidade de peso torna-se crítica à medida que servidores GPU excedem a massa tradicional de servidores. Servidores de IA embalam componentes mais densos, dissipadores de calor maiores e hardware de refrigeração líquida que racks legados não podem suportar com segurança.
Capacidade de peso estático deve acomodar configurações totalmente carregadas. A Eaton lançou gabinetes Heavy-Duty SmartRack em outubro de 2024 especificamente para IA, apresentando capacidade de peso estático de até 2.268 kg.¹⁵ Profundidade estendida de 137 cm acomoda servidores de IA maiores comuns em implantações GPU.¹⁶ Racks padrão projetados para cargas de 907-1.361 kg requerem avaliação antes da implantação de servidores de IA.
Carga de piso exige avaliação da instalação. O peso da CDU quando inundada pode atingir 3 toneladas, exigindo capacidade de carga de piso de 800kg/m².¹⁷ Combinado com peso do servidor e infraestrutura de refrigeração líquida, a carga total de piso pode exceder as especificações tradicionais de data centers.
Profundidade do rack estende-se além das dimensões padrão. Servidores NVIDIA HGX e plataformas similares requerem gabinetes mais profundos do que racks de profundidade padrão de 107 cm fornecem.¹⁸ Planejar para profundidade estendida afeta espaçamento de corredores, layout da instalação e roteamento de cabos.
Integração de gerenciamento térmico afeta o design estrutural. Racks de alta potência geram plumas de calor que requerem caminhos de fluxo de ar ininterruptos.¹⁹ A NVIDIA recomenda posicionar dois servidores na parte inferior, uma lacuna vazia de 3-6U, depois dois servidores acima para configurações otimizadas de refrigeração a ar.²⁰ O layout do rack impacta diretamente a efetividade da refrigeração.
Requisitos de integração de refrigeração líquida
Racks servindo cargas de trabalho de IA devem acomodar infraestrutura de refrigeração líquida que gabinetes refrigerados a ar nunca previram. A integração adiciona complexidade à seleção de racks e planejamento de instalações.
Suporte a cold plate requer integração de manifold. A refrigeração direta ao chip traz refrigerante às fontes de calor de CPU e GPU, removendo 30-40kW por rack.²¹ Os racks devem fornecer pontos de montagem, caminhos de roteamento e contenção de vazamentos para distribuição de fluido dentro do gabinete.
Montagem de trocador de calor de porta traseira permite refrigeração híbrida. Sistemas RDHx se anexam às traseiras dos racks, removendo até 120kW por rack nas configurações mais recentes.²² As especificações estruturais do rack devem suportar peso do RDHx e conexões de tubulação.
Compatibilidade com imersão permite densidades mais altas. A refrigeração por imersão submerge sistemas em fluido dielétrico, lidando com 50-100kW enquanto elimina ventiladores.²³ Algumas implantações usam tanques de imersão em escala de rack em vez de gabinetes tradicionais, exigindo planejamento diferente de instalação.
Arquiteturas híbridas combinam abordagens de refrigeração. Um design comum de 2025 envolve 70% de refrigeração líquida e 30% de refrigeração a ar, com o rack servindo como ponto de integração.²⁴ Os racks devem acomodar ambas as modalidades de refrigeração simultaneamente.
Especificações de taxa de fluxo determinam a capacidade de refrigeração. O padrão da indústria de 1,2 LPM/kW a 45°C de temperatura de entrada significa que um rack de 85kW requer CDU e trocador de calor suportando fluxo de 102 LPM com refrigeração a 45°C.²⁵ A tubulação do rack não deve restringir as taxas de fluxo necessárias.
Especificações OCP Open Rack
O Open Compute Project define padrões de rack otimizando para eficiência em hyperscale. Requisitos de carga de trabalho de IA impulsionam a evolução contínua das especificações.
Open Rack V3 (ORV3) estabeleceu a fundação. A Meta definiu e publicou a especificação base em 2022 com contribuições do Google e Rittal.²⁶ A largura de 53 cm excede o padrão EIA de 48 cm, permitindo aumento significativo de fluxo de ar.²⁷ Especificações de prateleira de energia, retificador e backup de bateria permitem distribuição de energia integrada.
Open Rack Wide (ORW) aborda a IA de próxima geração. A Meta introduziu especificações ORW no OCP 2025 como um padrão de rack de largura dupla open-source otimizado para demandas de energia, refrigeração e manutenção de sistemas de IA de próxima geração.²⁸ A especificação representa uma mudança fundamental em direção a design de data center padronizado, interoperável e escalável.²⁹
Mt Diablo (Diablo 400) especificações descrevem sidecars de rack de energia para clusters de IA. Coautorado por Google, Meta e Microsoft, a especificação define racks de energia desagregados empurrando a entrega de energia além das configurações tradicionais de 48V.³⁰ A Delta Electronics estreou o ecossistema "AI Power Cube" de 800VDC desenvolvido com a NVIDIA para alimentar racks de IA em escala de 1,1MW.³¹
Especificação Clemente descreve bandejas de computação integrando Módulos de Processador Host NVIDIA GB300 em fatores de forma para casos de uso de treinamento e inferência de IA/ML da Meta.³² A especificação representa a primeira implantação usando OCP ORv3 HPR com racks de energia sidecar.
Implementações da indústria demonstram o valor das especificações. A AMD anunciou o sistema de referência em escala de rack "Helios" construído sobre padrões abertos ORW.³³ A preparação do Open Rack V3 da Rittal para refrigeração líquida direta aborda a dissipação de calor de computação de alto desempenho e tecnologia de IA.³⁴
Soluções de fornecedores para implantações de rack de IA
Os principais fornecedores de infraestrutura lançaram produtos de rack específicos para IA ao longo de 2024-2025.
Schneider Electric lançou Racks NetShelter de alta densidade em junho de 2025, seguidos por novos sistemas de rack inspirados no OCP suportando a arquitetura MGX da NVIDIA.³⁵ Os produtos se integram aos portfólios de distribuição de energia e refrigeração da Schneider.
Eaton Heavy-Duty SmartRack gabinetes visam implantações de IA com capacidade de peso estático de 2.268 kg e profundidade estendida de 137 cm.³⁶ As especificações abordam os servidores maiores e mais pesados comuns em infraestrutura GPU.
Supermicro oferece soluções de refrigeração líquida em escala de rack com até 100kW de potência e refrigeração por rack, totalmente validadas em níveis de sistema, rack e cluster com prazos de entrega acelerados.³⁷ As soluções se integram ao portfólio de servidores GPU da Supermicro.
Rittal fornece racks compatíveis com OCP ORV3 com preparação de refrigeração líquida abordando requisitos de dissipação de calor de tecnologia de IA.³⁸ Os produtos suportam integração de refrigeração líquida direta.
Legrand alcançou aumento de receita de 24% do portfólio de infraestrutura de data center focado em IA no H1 2025, fazendo sete aquisições adicionando €500M em receita anualizada.³⁹ A receita de data center da empresa projeta exceder €2B em 2025.⁴⁰
Considerações de infraestrutura de rede
Clusters de IA requerem cinco vezes mais densidade de infraestrutura de fibra do que data centers convencionais.⁴¹ A seleção de rack deve acomodar a densidade de cabos que a rede de IA exige.
Cabeamento InfiniBand e Ethernet de alta velocidade requer capacidade de roteamento. Clusters de IA dependem de redes de ultra-alta largura de banda e baixa latência (Ethernet 400Gbps+ ou InfiniBand XDR) para sincronizar GPUs entre servidores.⁴² O fabric de rede assemelha-se ao design de supercomputador com 4-5x mais interconexões de fibra por rack.⁴³
Integração de gerenciamento de cabos afeta a seleção de rack. Acessórios padrão de gerenciamento de cabos projetados para 10-20 cabos por rack não podem acomodar as centenas de conexões de alta velocidade que a rede de IA requer. Avalie a capacidade de gerenciamento de cabos do rack antes da aquisição.
Roteamento aéreo versus por baixo do piso impacta o posicionamento do rack. Densidades de cabos de IA podem exceder a capacidade tradicional de piso elevado, impulsionando a adoção de gerenciamento de cabos aéreo. A altura do rack deve acomodar roteamento aéreo enquanto mantém a capacidade de manutenção.
Planejando para crescimento de densidade
Organizações implantando infraestrutura de IA devem dimensionar investimentos em rack para crescimento esperado em vez de requisitos atuais.
Consciência do roadmap de GPU informa o planejamento de capacidade. A progressão da NVIDIA de H100 (700W) para Blackwell (1000W+) para Rubin (maior) continua a escalada de densidade. Racks implantados para GPUs atuais devem acomodar requisitos de energia de próxima geração.
Distribuição de energia modular permite aumentos incrementais de capacidade. PDU por rack versus distribuição por busway afeta como a capacidade escala. Planeje a arquitetura de energia junto com a seleção de rack.
Margem de refrigeração previne computação ociosa. Racks com capacidade de refrigeração líquida mesmo para implantações iniciais refrigeradas a ar permitem transição à medida que as densidades aumentam. O custo incremental prova ser menor comparado à substituição de rack.
Eficiência de espaço de piso se compõe em escala. Racks de maior densidade reduzem a contagem total de racks para capacidade de computação equivalente. Menos racks significam menos espaço de piso, rotas de cabo mais curtas e instalações potencialmente menores.
As equipes globais de engenharia da Introl implantam infraestrutura de rack de alta densidade para instalações de IA em 257 locais, desde implantações iniciais de servidores GPU até instalações de 100.000 aceleradores. A seleção de rack impacta diretamente a eficiência da instalação e a capacidade para futuras gerações de GPU.
A fundação da infraestrutura
Racks representam a fundação física para investimentos em infraestrutura de IA. O gabinete que abriga US$ 3,9 milhões em servidores GPU e equipamentos de rede deve suportar com segurança esse investimento enquanto habilita a entrega de energia e infraestrutura de refrigeração que esses sistemas exigem.
