Refrigeração líquida para IA: de caso específico a infraestrutura essencial

Atualizado em 11 de dezembro de 2025

Atualização de dezembro de 2025: Mercado de refrigeração líquida em ascensão de US$ 2,8 bilhões (2025) para mais de US$ 21 bilhões até 2032 (CAGR superior a 30%). Racks NVIDIA atuais com 132kW; próxima geração exigindo 240kW. GB200 NVL72 possibilitando economia de custos de 25x (mais de US$ 4 milhões anualmente para instalações de 50MW). Refrigeração direta no chip agora suporta até 1.600W por componente. Accelsius NeuCool refrigerando 4.500W por soquete de GPU com água de instalação a 40°C.

O mercado global de refrigeração líquida passará de US$ 2,8 bilhões em 2025 para mais de US$ 21 bilhões até 2032, com crescimento anual composto superior a 30%.¹ Na metade de 2025, a transição de refrigeração a ar para líquida passou de experimental para operacional.² Quando totalmente carregados, os servidores GPU mais recentes baseados em NVIDIA exigem 132 quilowatts por rack. A próxima geração, esperada dentro de um ano, exigirá 240 quilowatts.³ A refrigeração a ar tradicional não consegue dissipar calor nessas densidades. A refrigeração líquida transformou-se de um luxo de hiperescaladores para um requisito para qualquer organização implementando infraestrutura de IA da geração atual.

A economia reforça a mudança. Data centers gastam estimadamente de US$ 1,9 a US$ 2,8 milhões por megawatt anualmente em refrigeração.⁴ A implantação de sistemas GB200 NVL72 com refrigeração líquida permite que data centers de hiperescala alcancem até 25x de economia de custos, traduzindo-se em mais de US$ 4 milhões em economia anual para uma instalação de 50 megawatts.⁵ Organizações que resistem à transição se verão impossibilitadas de implantar as gerações de GPU que definem a capacidade de IA.

A física impulsionando a transição

Servidores otimizados para IA e clusters densos em GPU levam as densidades de potência além de 50 quilowatts por rack, atingindo níveis onde a refrigeração a ar tradicional não consegue garantir dissipação de calor estável ou eficiente.⁶ Segundo o Uptime Institute, a densidade média de potência por rack em data centers aumentou 38% de 2022 a 2024, com o crescimento mais acentuado em implantações de IA e hiperescala.⁷ Densidades de potência que antes chegavam a no máximo 15 quilowatts agora atingem 80 a 120 quilowatts em clusters de IA.⁸

A vantagem fundamental da refrigeração líquida reside na termodinâmica. Com quase 1.000 vezes a densidade do ar, o líquido se destaca em transportar calor graças à capacitância térmica e condutividade térmica superiores.⁹ Ao transferir calor eficientemente de GPUs de alto desempenho, a refrigeração líquida reduz a dependência de ventiladores de refrigeração intensivos em energia. O resultado: redução média de 11% no consumo de energia do servidor enquanto elimina 80% dos requisitos de espaço da infraestrutura de refrigeração tradicional.¹⁰

Sistemas de refrigeração a ar lutam para lidar com densidades de potência acima de 10 a 15 quilowatts por rack.¹¹ Muitas cargas de trabalho de IA exigem racks operando a 30 a 60 quilowatts ou mais.¹² A lacuna entre o que a refrigeração a ar oferece e o que a infraestrutura de IA demanda cresce a cada geração de GPU.

Refrigeração direta no chip domina a produção

A refrigeração direta no chip rapidamente se tornou a forma mais comum de refrigeração líquida implantada em ambientes de produção.¹³ Placas frias são montadas diretamente em CPUs, GPUs, módulos de memória e reguladores de tensão. Um sistema de circuito fechado circula refrigerante através dessas placas, removendo calor na fonte.¹⁴

Os sistemas GB200 NVL72 e GB300 NVL72 da NVIDIA usam refrigeração líquida direta no chip como configuração padrão.¹⁵ Diferentemente da refrigeração evaporativa ou por imersão, a refrigeração líquida do NVL72 opera como um sistema de circuito fechado onde o refrigerante não evapora nem requer substituição, economizando água.¹⁶ A arquitetura oferece potencial de receita 40x maior, throughput 30x maior, eficiência energética 25x maior e eficiência hídrica 300x maior do que sistemas tradicionais refrigerados a ar.¹⁷

Soluções de refrigeração direta no chip agora suportam até 1.600 watts por componente, permitindo densidade de servidor 58% maior em comparação com refrigeração a ar, enquanto reduzem o consumo de energia da infraestrutura em 40%.¹⁸ O sistema DLC-2 da Supermicro habilitado para NVIDIA HGX B200 captura até 98% do calor do sistema por meio de refrigeração líquida de CPUs, GPUs, DIMMs, switches PCIe, reguladores de tensão e fontes de alimentação, permitindo operação silenciosa do data center com níveis de ruído tão baixos quanto 50 decibéis.¹⁹

A Accelsius alcançou dois marcos térmicos com sua tecnologia NeuCool: refrigeração bem-sucedida de 4.500 watts por soquete de GPU e manutenção de temperaturas seguras de GPU em um rack de IA totalmente carregado de 250 quilowatts usando água de instalação aquecida a 40°C.²⁰ A capacidade de usar água aquecida em vez de água gelada reduz os requisitos de infraestrutura de refrigeração e os custos operacionais.

Refrigeração por imersão escala para densidade extrema

A refrigeração por imersão submerge servidores em fluido dielétrico, alcançando mais de 100 quilowatts por rack e, em alguns projetos, escalando para 250 quilowatts.²¹ Sistemas como o ICEraQ da GRC alcançam capacidade de refrigeração de até 368 quilowatts por sistema, mantendo a eficácia de uso de energia abaixo de 1,03.²² A abordagem elimina completamente os ventiladores e permite que operadores compactem de 10 a 15 vezes mais computação no mesmo espaço.²³

O mercado de refrigeração por imersão para data centers alcançou US$ 4,87 bilhões em 2025 e crescerá para US$ 11,10 bilhões até 2030 a uma taxa de crescimento anual composta de 17,91%.²⁴ Sistemas monofásicos mantêm a maior participação de mercado devido à familiaridade de instalação, embora projetos bifásicos vençam pilotos onde densidade extrema e arquiteturas sem bomba se mostram essenciais.²⁵

Comparada à refrigeração a ar tradicional, a refrigeração por imersão monofásica reduz a demanda de eletricidade em até quase metade, contribui para reduções de emissões de CO2 de até 30% e suporta até 99% menos consumo de água.²⁶ Os ganhos de eficiência se traduzem diretamente em tempo mais rápido para receita de serviços de IA. A capacidade de obter maior utilização de cada metro quadrado permanece a alavanca econômica mais forte motivando a adoção em hiperescala.²⁷

Em maio de 2025, a Intel fez parceria com a Shell Global Solutions para lançar a primeira solução de refrigeração por imersão certificada pela Intel para processadores Xeon de 4ª e 5ª geração, permitindo gerenciamento térmico de alto desempenho em escala de produção.²⁸ A parceria sinaliza que a refrigeração por imersão alcançou os níveis de certificação e suporte que implantações empresariais exigem.

Implantações de hiperescaladores estabelecem o padrão

Os clusters Azure AI da Microsoft, as implantações TPU do Google e os nós de treinamento do modelo LLaMA da Meta migraram para refrigeração líquida.²⁹ O supercomputador avançado de IA da Microsoft, revelado em 2025, apresenta racks exclusivamente refrigerados a líquido que suportam cargas de trabalho de treinamento GPT-Next.³⁰ Os compromissos dos hiperescaladores validam a refrigeração líquida como infraestrutura pronta para produção, em vez de tecnologia experimental.

A HPE enviou sua primeira solução da família NVIDIA Blackwell, o GB200 NVL72, em fevereiro de 2025.³¹ A HPE construiu sete dos dez supercomputadores mais rápidos do mundo, estabelecendo profunda expertise em refrigeração líquida direta.³² As arquiteturas de referência da empresa fornecem modelos para implantações empresariais.

A arquitetura de referência da Vertiv para servidores NVIDIA GB200 NVL72 reduz o consumo anual de energia em 25%, corta os requisitos de espaço de rack em 75% e diminui a pegada de energia em 30%.³³ A infraestrutura de refrigeração líquida da Schneider Electric suporta até 132 quilowatts por rack para data centers de IA GB200 NVL72.³⁴ O ecossistema de fornecedores agora oferece soluções turnkey em vez de exigir engenharia personalizada.

A Meta desenvolveu a Refrigeração Líquida Assistida por Ar com a Microsoft como uma solução híbrida e retrofitável.³⁵ A abordagem permitiu que a Meta começasse a integrar refrigeração líquida sem reformular toda a sua infraestrutura refrigerada a ar, demonstrando caminhos de transição pragmáticos para organizações com instalações existentes.

Desafios de retrofit persistem

Retrofit de um data center em operação para acomodar processadores mais potentes apresenta desafios técnicos e logísticos significativos.³⁶ Alguns operadores concluem que construir novas instalações é mais fácil do que atualizar as existentes.³⁷ A decisão depende da idade da instalação, vida útil restante e a escala das implantações de IA planejadas.

A refrigeração líquida requer infraestrutura especializada incluindo unidades de distribuição de líquido, placas frias, tanques de imersão e bombas de refrigerante.³⁸ O retrofit envolve modificar racks de servidor, adicionar sistemas de prevenção de vazamentos e garantir conformidade regulatória.³⁹ Sites brownfield enfrentam limitações arquitetônicas e de infraestrutura que projetos greenfield evitam.

Taxas de adoção mais baixas para soluções intensivas em infraestrutura como refrigeração por imersão, em 20,4% entre sites brownfield, refletem restrições práticas.⁴⁰ Essas restrições incluem retrofit extensivo para acomodar tanques, espaço de piso limitado e desafios de integração com infraestrutura existente de energia e refrigeração.⁴¹ Sites brownfield parecem mais propensos a adotar soluções incrementais como refrigeração líquido-ar que evitam reforma completa da infraestrutura.⁴²

A Schneider Electric fez parceria com a NVIDIA em três designs de referência de retrofit para operadores de data center buscando melhorias de desempenho sem reprojetar instalações do zero.⁴³ Os designs reconhecem que a maioria das organizações não pode construir data centers de IA greenfield e deve trabalhar dentro das restrições existentes.

Complexidade operacional aumenta

Como os sistemas líquidos refrigeram apenas chips, a refrigeração a ar suplementar ainda lida com 20% a 30% da carga térmica total.⁴⁴ Arquiteturas de refrigeração híbrida requerem expertise que muitas organizações não possuem internamente.⁴⁵ A mudança operacional é tão significativa quanto a atualização mecânica em si.

A refrigeração líquida introduz novos requisitos operacionais: detecção de vazamentos, redundância hidráulica, controle de qualidade do refrigerante e capacitação de técnicos.⁴⁶ Equipes tradicionais de operações de data center podem não ter experiência com encanamento, bombas e trocadores de calor na escala que a infraestrutura de IA demanda. A lacuna de habilidades afeta cronogramas de implantação e operações contínuas.

A ZutaCore desenvolveu sistemas de refrigeração líquida direta no chip suportando o superchip GB200, que combina processadores NVIDIA Grace ARM com GPUs Blackwell.⁴⁷ Soluções de terceiros expandem opções, mas também complicam o gerenciamento de fornecedores e acordos de suporte.

Problemas na cadeia de suprimentos podem complicar planos de refrigeração híbrida, potencialmente agravados por mudanças na política comercial.⁴⁸ O rápido aumento no poder computacional significa que data centers na vanguarda hoje podem rapidamente ficar para trás.⁴⁹ Projetar instalações com capacidade para densidades de potência futuras é desafiador quando o alvo continua se movendo.

Padrões de adoção regional

A América do Norte lidera a adoção de mercado através de implantações em escala de produção por provedores de nuvem de hiperescala.⁵⁰ O mercado dos EUA crescerá de US$ 1,09 bilhão em 2024 para US$ 6,39 bilhões até 2034.⁵¹ Investimentos de hiperescaladores como AWS, Google e Microsoft impulsionam a adoção conforme empresas seguem sua liderança.

A Ásia-Pacífico exibe o crescimento mais acentuado conforme Japão, China e Coreia do Sul lideram clusters de IA refrigerados a líquido.⁵² A refrigeração a ar convencional é proibitivamente cara em climas quentes e úmidos.⁵³ A refrigeração por imersão oferece soluções sustentáveis e eficientes em espaço particularmente adequadas às condições regionais. A Ásia-Pacífico lidera o mercado global de refrigeração por imersão ao longo do período de previsão.⁵⁴

A distribuição geográfica reflete tanto considerações climáticas quanto a concentração de investimentos em infraestrutura de IA. Regiões com programas agressivos de desenvolvimento de IA impulsionam a inovação em refrigeração por necessidade.

Considerações de planejamento estratégico

Organizações planejando infraestrutura de IA devem incluir refrigeração líquida nas decisões de instalação e orçamento. A escolha entre refrigeração direta no chip e por imersão depende da escala de implantação, restrições de retrofit e capacidades operacionais.

Para novas implantações, a refrigeração líquida deve ser a especificação padrão para qualquer rack que exceda 30 quilowatts. Planejar para densidades de 100 quilowatts ou mais antecipa roteiros de GPU até 2027. Instalações projetadas hoje sem infraestrutura de refrigeração líquida enfrentarão retrofits caros ou substituição dentro de anos.

Para instalações existentes, avalie a viabilidade de retrofit honestamente. Os designs de referência da Schneider Electric fornecem pontos de partida, mas trabalho significativo de engenharia ainda é necessário. Abordagens híbridas que sobrepõem refrigeração líquida à infraestrutura refrigerada a ar oferecem caminhos incrementais.

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