การออกแบบศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์สำหรับการติดตั้ง AI อย่างรวดเร็ว: คู่มือการก่อสร้าง 12 เดือน

อัปเดต 8 ธันวาคม 2025

อัปเดตธันวาคม 2025: ศูนย์ข้อมูล AI แบบโมดูลาร์รองรับได้มากกว่า 100kW ต่อแร็คพร้อมระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบบูรณาการ ระยะเวลาการติดตั้งลดลงเหลือ 8-10 เดือนสำหรับโมดูลระบายความร้อนด้วยของเหลวสำเร็จรูป Microsoft, Google, Amazon กำลังขยายโปรแกรมโมดูลาร์ การบูรณาการ CDU และ manifold จากโรงงานช่วยลดความซับซ้อนในการติดตั้งภาคสนาม แนวทางโมดูลาร์มีความสำคัญอย่างยิ่งในการตอบสนองความต้องการโครงสร้างพื้นฐาน AI—ตลาดเติบโตจาก 236 พันล้านดอลลาร์เป็น 934 พันล้านดอลลาร์ภายในปี 2030

การแข่งขันในการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐาน AI ขัดแย้งกับระยะเวลาการก่อสร้างศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมที่ยาวนาน 24 ถึง 36 เดือน องค์กรต้องการกำลังการประมวลผล GPU ตอนนี้ ไม่ใช่อีกสามปีข้างหน้า การออกแบบศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์ย่นระยะเวลาการติดตั้งเหลือ 12 เดือน ในขณะที่ยังคงความน่าเชื่อถือและขนาดระดับองค์กร คู่มือนี้ตรวจสอบว่าโซลูชันสำเร็จรูปเร่งการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐาน AI ตั้งแต่การเลือกสถานที่จนถึงกำลังการผลิตเชิงปฏิบัติการได้อย่างไร

ระยะเวลาการก่อสร้างแบบดั้งเดิม vs แบบโมดูลาร์

การก่อสร้างศูนย์ข้อมูลแบบดั้งเดิมดำเนินไปตามขั้นตอนตามลำดับที่ทำให้ความล่าช้าทบทวี การเตรียมสถานที่ใช้เวลา 3-6 เดือน การก่อสร้างฐานรากและโครงสร้างต้องการ 8-12 เดือน การติดตั้ง MEP (งานระบบเครื่องกล ไฟฟ้า ประปา) เพิ่มอีก 6-9 เดือน และการทดสอบระบบยืดออกไป 3-6 เดือน ระยะเวลารวม: 24-36 เดือนก่อนที่ GPU ตัวแรกจะเริ่มทำงาน

การก่อสร้างแบบโมดูลาร์ทำให้ขั้นตอนเหล่านี้ดำเนินไปพร้อมกันได้ ในขณะที่การเตรียมสถานที่ดำเนินไป การประกอบโมดูลสำเร็จรูปในโรงงานก็เกิดขึ้นพร้อมกัน การติดตั้งอ้างอิงของ Schneider Electric บรรลุสถานะปฏิบัติการภายใน 11 เดือนสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกขนาด 4MW ที่รองรับ NVIDIA H100 GPU 320 ตัว โมดูลมาถึงสมบูรณ์ 80% จากโรงงาน ต้องการเพียงการเชื่อมต่อและทดสอบระบบในสถานที่

Microsoft ติดตั้งศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์สำหรับ workload Azure AI ใน 14 สถานที่ในปี 2024 โดยเฉลี่ย 13 เดือนจากสัญญาถึงการเปิดใช้งาน การออกแบบมาตรฐานของพวกเขาขจัดการปรับแต่งสถาปัตยกรรมซ้ำซากที่มักเพิ่ม 3-4 เดือนให้กับโครงการแบบดั้งเดิม แต่ละโมดูลรองรับโหลด IT 250kW โดยมีการกำหนดค่าที่ขยายได้ตั้งแต่โมดูลเดียวไปจนถึงแคมปัส 40 โมดูลที่ให้กำลังประมวลผล AI 10MW

การสำรวจของ Uptime Institute ปี 2024 เผยให้เห็นว่าการติดตั้งแบบโมดูลาร์บรรลุความพร้อมใช้งาน 99.982% ภายในปีแรกของการดำเนินงาน เทียบเท่ากับการก่อสร้างแบบดั้งเดิมที่ต้องใช้เวลาปรับแต่งการดำเนินงาน 18-24 เดือนเพื่อให้ได้ค่าความน่าเชื่อถือที่ใกล้เคียงกัน สภาพแวดล้อมโรงงานที่ควบคุมได้ขจัดความล่าช้าจากสภาพอากาศและข้อบกพร่องในการก่อสร้างที่รบกวนการก่อสร้างแบบดั้งเดิม

ประเภทและการกำหนดค่าโมดูลสำเร็จรูป

โมดูลพลังงานบูรณาการสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงดันปานกลาง หม้อแปลง และระบบ UPS ในตู้คอนเทนเนอร์มาตรฐาน ISO PowerMod ของ Vertiv ส่งมอบพลังงานวิกฤต 2.5MW ในโมดูล 53 ฟุต รองรับ NVIDIA H100 GPU สูงสุด 100 ตัวที่ 25kW ต่อแร็ค การออกแบบแบบบูรณาการลดเวลาติดตั้งระบบไฟฟ้าจาก 12 สัปดาห์เหลือ 10 วัน

โมดูลระบายความร้อนมีตั้งแต่หน่วย CRAH (Computer Room Air Handler) แบบดั้งเดิมไปจนถึงระบบกระจายการระบายความร้อนด้วยของเหลว EdgeCoolMod จาก Schneider Electric ให้กำลังระบายความร้อน 800kW พร้อมสถานีสูบน้ำแบบบูรณาการ CDU (Cooling Distribution Units) และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน โมดูลรองรับการระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรงที่ชิปสำหรับการติดตั้ง GB200 NVL72 ที่ต้องการ 120kW ต่อแร็ค

โมดูล IT เป็นที่ตั้งของโครงสร้างพื้นฐานการประมวลผลจริง การกำหนดค่ามาตรฐานรวมถึงโมดูล 20 ฟุตที่รองรับ 8 แร็คที่ 25kW แต่ละตัว และโมดูล 40 ฟุตที่รองรับ 16 แร็คที่ 30kW แต่ละตัว Modular Data Centers ของ Iron Mountain ติดตั้งการกำหนดค่า 6 โมดูลสำหรับลูกค้าบริการทางการเงิน ส่งมอบ H100 GPU 1,200 ตัวภายใน 12 สัปดาห์จากการสั่งซื้อถึงการดำเนินงาน

โมดูลแบบครบวงจรบูรณาการพลังงาน การระบายความร้อน และพื้นที่ IT ในตู้เดียว FusionModule2000 ของ Huawei รวมพลังงาน 800kW การระบายความร้อน 600kW และ 12 แร็คในตู้คอนเทนเนอร์ 40 ฟุต โซลูชันเหล่านี้เหมาะสำหรับการติดตั้ง AI แบบ edge ที่ข้อจำกัดด้านพื้นที่ไม่อนุญาตให้ติดตั้งหลายโมดูล

โมดูลเชื่อมต่อให้อินเทอร์เฟซที่สำคัญระหว่างส่วนประกอบสำเร็จรูป ซึ่งรวมถึงระบบ busway สำหรับการกระจายพลังงาน ชุดไฟเบอร์ที่ต่อสายเสร็จแล้วสำหรับเครือข่าย และ manifold สำหรับวงจรระบายความร้อนด้วยของเหลว การออกแบบโมดูลเชื่อมต่อที่เหมาะสมลดการบูรณาการในสถานที่จากเดือนเหลือสัปดาห์

ข้อกำหนดการเตรียมสถานที่

การติดตั้งแบบโมดูลาร์ยังคงต้องการการเตรียมสถานที่อย่างเหมาะสม แม้ว่าข้อกำหนดจะลดลงอย่างมากเมื่อเทียบกับการก่อสร้างแบบดั้งเดิม ข้อกำหนดฐานรากขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมดูลและสภาพดินในพื้นที่ โมดูล IT 40 ฟุตทั่วไปมีน้ำหนัก 35,000 ปอนด์เมื่อบรรจุเต็ม ต้องการแผ่นคอนกรีตเสริมเหล็กที่รับน้ำหนักได้ 150 PSF (ปอนด์ต่อตารางฟุต)

Compass Datacenters ทำให้การออกแบบฐานรากโมดูลาร์เป็นมาตรฐานใน 25 การติดตั้ง โดยใช้แผ่นคอนกรีตอัดแรงที่รองรับการกำหนดค่าโมดูลต่างๆ โดยไม่ต้องออกแบบใหม่ แนวทางของพวกเขาลดการเตรียมฐานรากจาก 16 สัปดาห์เหลือ 8 สัปดาห์ในขณะที่ยังคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างสำหรับโซนเฮอริเคนระดับ 5

การเชื่อมต่อสาธารณูปโภคแสดงถึงความซับซ้อนหลักของการเตรียมสถานที่ สิ่งอำนวยความสะดวกแบบโมดูลาร์ขนาด 4MW ต้องการบริการไฟฟ้าแรงดันปานกลาง 12.47kV หรือ 13.8kV ซึ่งมักจะส่งมอบผ่านสายป้อนซ้ำซ้อนสำหรับสถาปัตยกรรมพลังงาน 2N การเชื่อมต่อก๊าซธรรมชาติสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองเพิ่มความซับซ้อนในภูมิภาคที่ไม่มีโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ แคมปัสศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์ของ Dominion Energy ในเวอร์จิเนียต้องการการวางแผนสาธารณูปโภค 18 เดือนแม้จะมีการก่อสร้างจริงเพียง 10 เดือน

ถนนเข้าถึงต้องรองรับการขนส่งโมดูล 40 ตันผ่านการขนส่งเฉพาะทาง รัศมีการเลี้ยว 75 ฟุตและพื้นผิวเสริมความแข็งแรงที่รับน้ำหนักยานพาหนะ 100,000 ปอนด์เป็นข้อกำหนดมาตรฐาน การติดตั้งแบบโมดูลาร์ของ QTS ในฟีนิกซ์ต้องการอัพเกรดถนนเข้าถึง 2.3 ไมล์เพื่อรองรับการส่งมอบโมดูล เพิ่ม 1.2 ล้านดอลลาร์ให้กับต้นทุนโครงการ

ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมรวมถึงการจัดการน้ำฝน การลดเสียงรบกวน และการระบายความร้อนสำหรับระบบทำความเย็น การติดตั้งแบบโมดูลาร์มักต้องการใบอนุญาตด้านสิ่งแวดล้อมเช่นเดียวกับการก่อสร้างแบบดั้งเดิม แม้ว่าระยะเวลาที่เร่งขึ้นต้องการการดำเนินการขออนุญาตแบบขนาน สิ่งอำนวยความสะดวกแบบโมดูลาร์ของ Digital Realty ในสิงคโปร์ได้รับใบอนุญาตด้านสิ่งแวดล้อมภายใน 4 เดือนผ่านการมีส่วนร่วมกับหน่วยงานตั้งแต่เนิ่นๆ

กลยุทธ์การบูรณาการพลังงานและการระบายความร้อน

สถาปัตยกรรมพลังงานแบบโมดูลาร์ใช้การกำหนดค่าความซ้ำซ้อน N+1 หรือ 2N เป็นมาตรฐาน โมดูลพลังงานแต่ละตัวมักรวมระบบ UPS คู่ 1.25MW รองรับโหลดวิกฤต 1MW ที่ความซ้ำซ้อน N+1 สถานีพลังงานแบบโมดูลาร์ของ Caterpillar บูรณาการเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สวิตช์เกียร์ และ UPS ในตู้ 53 ฟุตเดียว ลดพื้นที่โครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าลง 40% เมื่อเทียบกับการออกแบบแบบดั้งเดิม

การบูรณาการการระบายความร้อนด้วยของเหลวนำเสนอความท้าทายเฉพาะสำหรับการติดตั้งแบบโมดูลาร์ วงจรระบายความร้อนหลักต้องเชื่อมต่อกับแหล่งน้ำของสิ่งอำนวยความสะดวกหรือหอระบายความร้อนภายนอกในขณะที่รักษาอัตราการไหลและความแตกต่างของแรงดันที่เหมาะสม การออกแบบ CDU แบบโมดูลาร์ของ Motivair รองรับกำลังระบายความร้อนด้วยของเหลว 2.4MW พร้อมความซ้ำซ้อนแบบบูรณาการ เชื่อมต่อ cold plate สูงสุด 96 ตัวผ่านระบบ manifold มาตรฐาน

สถาปัตยกรรมอ้างอิงของ Schneider Electric ใช้แนวทางการระบายความร้อนแบบไฮบริด: การระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับอุปกรณ์ IT มาตรฐานและการระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับแร็ค GPU ความหนาแน่นสูง EcoStream modular chiller ของพวกเขาให้กำลังระบายความร้อน 1.2MW พร้อมความสามารถ free cooling แบบบูรณาการเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 50°F แนวทางนี้บรรลุ PUE 1.15 ในการติดตั้งที่ Northern Virginia

การกระจายพลังงานภายในโมดูลใช้ระบบ busway แบบเหนือศีรษะแทนการเดินสายใต้พื้นแบบดั้งเดิม Starline Track Busway รองรับกำลัง 1,600A พร้อมกล่องแท็ปแบบเสียบทุกๆ 2 ฟุต ทำให้สามารถติดตั้งแร็คอย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องทำงานไฟฟ้ามาก สิ่งอำนวยความสะดวกแบบโมดูลาร์ของ Microsoft ลดเวลาติดตั้งระบบกระจายพลังงานลง 75% โดยใช้ระบบ busway

การบูรณาการระหว่างโมดูลต้องการการวางแผนอย่างรอบคอบสำหรับการตกของแรงดันและการจับคู่ค่าอิมพีแดนซ์ โมดูลพลังงานที่อยู่ห่างจากโมดูล IT มากกว่า 100 ฟุตมีการตกของแรงดัน 2-3% ซึ่งต้องการการปรับแท็ปบนหม้อแปลง การกำหนดขนาดสายเคเบิลและการเดินสายผ่านโมดูลเชื่อมต่อที่เหมาะสมป้องกันปัญหาคุณภาพไฟฟ้าที่อาจทำลายฮาร์ดแวร์ GPU ที่ละเอียดอ่อน

รายละเอียดระยะเวลาการก่อสร้าง 12 เดือน

เดือน 1-2 มุ่งเน้นการเลือกสถานที่ การยื่นขออนุญาต และการสรุปการออกแบบโมดูล การดำเนินการแบบขนานเป็นสิ่งสำคัญ: ในขณะที่ใบอนุญาตอยู่ระหว่างการพิจารณา การผลิตในโรงงานเริ่มต้นสำหรับรายการที่ใช้เวลานานเช่นหม้อแปลงและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การติดตั้งแบบโมดูลาร์ของ Equinix รักษาแพ็คเกจใบอนุญาตมาตรฐานที่ลดเวลาอนุมัติจาก 6 เดือนเหลือ 8 สัปดาห์ในเขตอำนาจศาลส่วนใหญ่

เดือน 3-5 เกี่ยวข้องกับการเตรียมสถานที่รวมถึงการปรับระดับ การเทฐานราก และการเดินท่อสาธารณูปโภคเบื้องต้น ในเวลาเดียวกัน การประกอบโมดูลในโรงงานดำเนินไปโดยมีตู้พลังงาน การระบายความร้อน และ IT ที่กำลังเป็นรูปเป็นร่าง การควบคุมคุณภาพที่โรงงานระบุปัญหาก่อนการขนส่ง ลดการแก้ไขในสถานที่ 90% เมื่อเทียบกับการก่อสร้างแบบดั้งเดิม

เดือน 6-8 เห็นการส่งมอบและการวางโมดูล การขนส่งเฉพาะทางและการดำเนินการเครนวางโมดูลด้วยความแม่นยำ 1 นิ้วโดยใช้ระบบการวางตำแหน่งนำทางด้วย GPS Aligned Data Centers เสร็จสิ้นการวางโมดูลสำหรับสิ่งอำนวยความสะดวก 3MW ใน 5 วันโดยใช้เครน 500 ตันสองตัวทำงานร่วมกัน ช่วงเวลาสภาพอากาศกลายเป็นสิ่งสำคัญในระยะนี้ โดยความเร็วลมเกิน 25 ไมล์ต่อชั่วโมงจะหยุดการทำงานของเครน

เดือน 9-10 มุ่งเน้นการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลและการบูรณาการโครงสร้างพื้นฐาน การเชื่อมต่อพลังงานระหว่างโมดูลใช้ตัวเชื่อมต่อแบบ cam-lock ที่รับพิกัด 2,000A ลดเวลาการเชื่อมต่อจากวันเหลือชั่วโมง การเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติกใช้ตัวเชื่อมต่อ MPO/MTP ที่มีไฟเบอร์สูงสุด 144 เส้นต่อสาย รองรับข้อกำหนดเครือข่าย 400G และ 800G manifold ระบายความร้อนด้วยของเหลวเชื่อมต่อโดยใช้ข้อต่อ victaulic ที่สร้างการเชื่อมต่อที่ปิดสนิทในไม่กี่นาทีแทนที่จะเป็นชั่วโมงของการเชื่อม

เดือน 11-12 ครอบคลุมการทดสอบระบบ การทดสอบ และการติดตั้งการผลิตเริ่มต้น Integrated System Testing (IST) ตรวจสอบเส้นทางพลังงาน กำลังระบายความร้อน และการเชื่อมต่อเครือข่าย การทดสอบระดับ 5 ตามมาตรฐาน ASHRAE มักต้องการ 6-8 สัปดาห์สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกแบบโมดูลาร์เทียบกับ 12-16 สัปดาห์สำหรับการก่อสร้างแบบดั้งเดิม การติดตั้ง GPU สามารถเริ่มต้นระหว่างการทดสอบระบบ โดยการเปิดใช้งานแบบเป็นขั้นตอนช่วยให้สร้างรายได้ก่อนที่สิ่งอำนวยความสะดวกจะเสร็จสมบูรณ์

การวิเคราะห์ต้นทุนและผลประโยชน์ทางการเงิน

ศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์ต้องการรายจ่ายลงทุนสูงกว่า 20-30% เมื่อเทียบกับการก่อสร้างแบบดั้งเดิมบนพื้นฐานต่อเมกะวัตต์ สิ่งอำนวยความสะดวกแบบโมดูลาร์ 4MW มีค่าใช้จ่ายประมาณ 40 ล้านดอลลาร์เทียบกับ 32 ล้านดอลลาร์สำหรับการก่อสร้างแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม การติดตั้งที่เร่งขึ้นทำให้สามารถสร้างรายได้เร็วขึ้น 12-18 เดือน ซึ่งมักชดเชยต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่า

การวิเคราะห์ของ McKinsey จากการติดตั้งแบบโมดูลาร์ 50 แห่งเผยให้เห็นข้อได้เปรียบ NPV (มูลค่าปัจจุบันสุทธิ) เมื่อพิจารณาเวลาถึงรายได้ สิ่งอำนวยความสะดวกที่สร้างรายได้ 2 ล้านดอลลาร์ต่อเดือนจาก workload AI กู้คืนค่าใช้จ่ายทุนเพิ่มเติมใน 8 เดือนผ่านการดำเนินงานที่เร็วขึ้น สำหรับการติดตั้งระดับ hyperscale ข้อได้เปรียบนี้ทวีคูณในหลายสิบสิ่งอำนวยความสะดวก

การลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานชดเชยต้นทุนทุนที่สูงกว่าบางส่วน การประกอบในโรงงานลดแรงงานก่อสร้าง 60% ประหยัด 2-3 ล้านดอลลาร์สำหรับโครงการ 4MW ทั่วไป การออกแบบมาตรฐานขจัดค่าธรรมเนียมสถาปัตยกรรมและวิศวกรรมที่มักใช้ 8-10% ของงบประมาณโครงการแบบดั้งเดิม โซลูชันแบบโมดูลาร์ของ Schneider Electric ลดต้นทุนวิศวกรรมทั้งหมดจาก 3.2 ล้านดอลลาร์เหลือ 800,000 ดอลลาร์ผ่านการนำการออกแบบกลับมาใช้ใหม่

ข้อได้เปรียบด้านการเงินเกิดขึ้นจากความเสี่ยงในการก่อสร้างที่ลดลง ธนาคารเสนอเงื่อนไขที่ดีกว่าสำหรับโครงการแบบโมดูลาร์เนื่องจากระยะเวลาที่สั้นลงและการควบคุมคุณภาพในโรงงาน Digital Infrastructure Partners ได้รับการจัดหาเงินทุน 3.2% สำหรับการติดตั้งแบบโมดูลาร์เทียบกับ 4.1% สำหรับการก่อสร้างแบบดั้งเดิม ประหยัด 8 ล้านดอลลาร์ตลอดระยะเวลา 10 ปีสำหรับโครงการ 100 ล้านดอลลาร์

ต้นทุนการรื้อถอนลดลง 40% สำหรับสิ่งอำนวยความสะดวกแบบโมดูลาร์ โมดูลยังคงมีมูลค่าคงเหลือ 30-40% หลังจาก 10 ปี ทำให้สามารถขายต่อหรือย้ายที่ตั้งได้ Iron Mountain ย้ายศูนย์ข้อมูลแบบโมดูลาร์สามแห่งจาก New Jersey ไป Virginia เมื่อ

[เนื้อหาถูกตัดทอนสำหรับการแปล]