Модульне проектування центрів обробки даних для швидкого розгортання ШІ: 12-місячний посібник з будівництва
Оновлено 8 грудня 2025 року
Оновлення грудня 2025: Модульні центри обробки даних для ШІ тепер підтримують понад 100 кВт на стійку з інтегрованим рідинним охолодженням. Терміни розгортання скоротились до 8-10 місяців для заводських модулів з рідинним охолодженням. Microsoft, Google, Amazon розширюють модульні програми. Заводська інтеграція CDU та колекторів зменшує складність робіт на об'єкті. Модульний підхід є критично важливим для задоволення попиту на інфраструктуру ШІ — ринок зростає з $236 млрд до $934 млрд до 2030 року.
Гонитва за розгортанням інфраструктури ШІ стикається з традиційними термінами будівництва центрів обробки даних, які розтягуються на 24-36 місяців. Організаціям потрібні потужності GPU зараз, а не через три роки. Модульне проектування центрів обробки даних скорочує терміни розгортання до 12 місяців, зберігаючи надійність та масштабованість корпоративного рівня. Цей посібник розглядає, як збірні рішення прискорюють розгортання інфраструктури ШІ від вибору майданчика до введення в експлуатацію.
Традиційні та модульні терміни будівництва
Традиційне будівництво центрів обробки даних проходить послідовні етапи, які накопичують затримки. Підготовка майданчика займає 3-6 місяців, будівництво фундаменту та корпусу вимагає 8-12 місяців, монтаж інженерних систем (механічних, електричних, сантехнічних) додає 6-9 місяців, а введення в експлуатацію розтягується ще на 3-6 місяців. Загальний термін: 24-36 місяців до першого ввімкнення GPU.
Модульне будівництво паралелізує ці етапи. Поки триває підготовка майданчика, заводська збірка збірних модулів відбувається одночасно. Еталонне розгортання Schneider Electric досягло операційного стану за 11 місяців для об'єкта потужністю 4 МВт, що підтримує 320 GPU NVIDIA H100. Модулі прибували з заводу на 80% готовими, вимагаючи лише підключення та введення в експлуатацію на місці.
Microsoft розгорнув модульні центри обробки даних для робочих навантажень Azure AI у 14 локаціях у 2024 році, в середньому за 13 місяців від контракту до експлуатації. Їх стандартизований дизайн усунув архітектурні ітерації, які зазвичай додають 3-4 місяці до традиційних проектів. Кожен модуль підтримує 250 кВт ІТ-навантаження з конфігураціями, що масштабуються від одного модуля до кампусів з 40 модулів, що забезпечують 10 МВт обчислювальної потужності ШІ.
Опитування Uptime Institute 2024 року показує, що модульні розгортання досягають доступності 99,982% протягом першого року експлуатації, порівнюючись із традиційними будівлями, яким потрібно 18-24 місяці операційного налаштування для досягнення подібних показників надійності. Контрольоване заводське середовище усуває затримки через погоду та будівельні дефекти, які переслідують традиційне будівництво.
Типи та конфігурації збірних модулів
Силові модулі інтегрують комутаційне обладнання середньої напруги, трансформатори та системи безперебійного живлення в контейнерах стандарту ISO. PowerMod від Vertiv забезпечує 2,5 МВт критичної потужності в 53-футовому модулі, підтримуючи до 100 GPU NVIDIA H100 при 25 кВт на стійку. Інтегрований дизайн скорочує час електромонтажу з 12 тижнів до 10 днів.
Охолоджувальні модулі варіюються від традиційних блоків CRAH (Computer Room Air Handler) до систем розподілу рідинного охолодження. EdgeCoolMod від Schneider Electric забезпечує 800 кВт охолоджувальної потужності з інтегрованими насосними станціями, CDU (блоками розподілу охолодження) та теплообмінниками. Модуль підтримує пряме рідинне охолодження чіпів для розгортань GB200 NVL72, що вимагають 120 кВт на стійку.
ІТ-модулі розміщують фактичну обчислювальну інфраструктуру. Стандартні конфігурації включають 20-футові модулі, що підтримують 8 стійок по 25 кВт кожна, та 40-футові модулі, що підтримують 16 стійок по 30 кВт кожна. Модульні центри обробки даних Iron Mountain розгорнули конфігурацію з 6 модулів для клієнта з фінансових послуг, забезпечивши 1200 GPU H100 за 12 тижнів від замовлення до експлуатації.
Універсальні модулі інтегрують живлення, охолодження та ІТ-простір в єдиному корпусі. FusionModule2000 від Huawei поєднує 800 кВт потужності, 600 кВт охолодження та 12 стійок у 40-футовому контейнері. Ці рішення відмінно підходять для периферійних розгортань ШІ, де просторові обмеження унеможливлюють багатомодульні інсталяції.
З'єднувальні модулі забезпечують критичні інтерфейси між збірними компонентами. Вони включають шинопроводи для розподілу живлення, попередньо термінальовані волоконно-оптичні збірки для мереж та колектори для контурів рідинного охолодження. Належне проектування з'єднувальних модулів скорочує інтеграцію на місці з місяців до тижнів.
Вимоги до підготовки майданчика
Модульні розгортання все ще вимагають належної підготовки майданчика, хоча вимоги значно знижені порівняно з традиційним будівництвом. Специфікації фундаменту залежать від ваги модуля та місцевих ґрунтових умов. Типовий 40-футовий ІТ-модуль важить 35 000 фунтів у повному завантаженні, вимагаючи залізобетонної плити, розрахованої на навантаження 150 PSF (фунтів на квадратний фут).
Compass Datacenters стандартизували свій модульний дизайн фундаменту для 25 розгортань, використовуючи попередньо напружену бетонну плиту, яка вміщує різні конфігурації модулів без перепроектування. Їхній підхід скоротив підготовку фундаменту з 16 тижнів до 8 тижнів, зберігаючи конструктивну цілісність для зон ураганів категорії 5.
Підключення комунікацій представляє основну складність підготовки майданчика. Модульний об'єкт потужністю 4 МВт вимагає середньовольтного живлення 12,47 кВ або 13,8 кВ, як правило, через резервні лінії для архітектури живлення 2N. Підключення природного газу для резервних генераторів додає складності в регіонах без існуючої інфраструктури. Модульний кампус центрів обробки даних Dominion Energy у Вірджинії вимагав 18 місяців планування комунікацій, незважаючи на лише 10 місяців фактичного будівництва.
Під'їзні дороги повинні підтримувати доставку 40-тонних модулів спеціалізованим транспортом. Радіуси поворотів 75 футів та зміцнені поверхні, розраховані на транспортні засоби вагою 100 000 фунтів, є стандартними вимогами. Модульне розгортання QTS у Фініксі вимагало модернізації 2,3 милі під'їзних доріг для розміщення доставки модулів, що додало $1,2 мільйона до вартості проекту.
Екологічні міркування включають управління зливовими водами, шумопоглинання та тепловий скид для систем охолодження. Модульні розгортання зазвичай вимагають тих же екологічних дозволів, що й традиційне будівництво, хоча прискорені терміни вимагають паралельної обробки дозволів. Модульний об'єкт Digital Realty у Сінгапурі отримав екологічні дозволи за 4 місяці завдяки ранньому залученню органів влади.
Стратегії інтеграції живлення та охолодження
Модульні архітектури живлення стандартизовані на конфігураціях резервування N+1 або 2N. Кожен силовий модуль зазвичай включає дві системи безперебійного живлення по 1,25 МВт, що підтримують 1 МВт критичного навантаження при резервуванні N+1. Модульні електростанції Caterpillar інтегрують генератор, комутаційне обладнання та ДБЖ в єдиному 53-футовому корпусі, зменшуючи площу силової інфраструктури на 40% порівняно з традиційними проектами.
Інтеграція рідинного охолодження створює унікальні виклики для модульних розгортань. Первинні охолоджувальні контури повинні підключатися до водопостачання об'єкта або зовнішніх градирень, підтримуючи належні витрати та перепади тиску. Модульна конструкція CDU від Motivair підтримує 2,4 МВт потужності рідинного охолодження з інтегрованим резервуванням, підключаючи до 96 холодних пластин через стандартизовані колекторні системи.
Еталонна архітектура Schneider Electric реалізує гібридний підхід до охолодження: повітряне охолодження для стандартного ІТ-обладнання та рідинне охолодження для стійок GPU високої щільності. Їхній модульний чилер EcoStream забезпечує 1,2 МВт охолоджувальної потужності з інтегрованими можливостями вільного охолодження, коли температура навколишнього середовища падає нижче 50°F. Цей підхід досяг PUE 1,15 при розгортаннях у Північній Вірджинії.
Розподіл живлення всередині модулів використовує верхні шинопроводи замість традиційної підлогової кабельної проводки. Starline Track Busway підтримує ємність 1600 А з модульними відгалужувачами кожні 2 фути, забезпечуючи швидке розгортання стійок без значних електромонтажних робіт. Модульні об'єкти Microsoft скоротили час монтажу розподілу живлення на 75% завдяки використанню шинопроводів.
Інтеграція між модулями вимагає ретельного планування для падіння напруги та узгодження імпедансу. Силові модулі, розташовані більш ніж за 100 футів від ІТ-модулів, відчувають падіння напруги 2-3%, що вимагає регулювання відгалужень на трансформаторах. Належний вибір перерізу кабелів та прокладання через з'єднувальні модулі запобігає проблемам з якістю живлення, які можуть пошкодити чутливе GPU-обладнання.
Розбивка 12-місячного графіка будівництва
Місяці 1-2 зосереджені на виборі майданчика, поданні заявок на дозволи та фіналізації дизайну модулів. Паралельна обробка є критичною: поки дозволи очікують розгляду, заводське виробництво починається для позицій з тривалим терміном виготовлення, таких як трансформатори та генератори. Модульні розгортання Equinix підтримують стандартизований пакет дозволів, що скорочує час затвердження з 6 місяців до 8 тижнів у більшості юрисдикцій.
Місяці 3-5 включають підготовку майданчика, включаючи вирівнювання, заливку фундаменту та прокладання чорнових комунікацій. Одночасно заводська збірка модулів просувається з формуванням силових, охолоджувальних та ІТ-корпусів. Контроль якості на заводі виявляє проблеми до відвантаження, зменшуючи виправлення на місці на 90% порівняно з традиційним будівництвом.
Місяці 6-8 бачать доставку та встановлення модулів. Спеціалізований транспорт та кранові операції позиціонують модулі з точністю 1 дюйм за допомогою GPS-керованих систем встановлення. Aligned Data Centers завершили встановлення модулів для об'єкта потужністю 3 МВт за 5 днів, використовуючи два 500-тонних крани, що працювали скоординовано. Погодні вікна стають критичними на цьому етапі, з швидкістю вітру понад 25 миль на годину, що зупиняє кранові операції.
Місяці 9-10 зосереджені на міжмодульних з'єднаннях та інтеграції інфраструктури. Електричні з'єднання між модулями використовують cam-lock роз'єми, розраховані на 2000 А, скорочуючи час підключення з днів до годин. Волоконно-оптичне з'єднання використовує роз'єми MPO/MTP з до 144 волокнами на кабель, підтримуючи вимоги до мереж 400G та 800G. Колектори рідинного охолодження з'єднуються за допомогою муфт Victaulic, які створюють герметичні з'єднання за хвилини замість годин зварювання.
Місяці 11-12 охоплюють введення в експлуатацію, тестування та початкове розгортання виробництва. Інтегроване тестування системи (IST) перевіряє шляхи живлення, охолоджувальну потужність та мережеве з'єднання. Введення в експлуатацію рівня 5 за стандартами ASHRAE зазвичай вимагає 6-8 тижнів для модульних об'єктів порівняно з 12-16 тижнями для традиційних будівель. Розгортання GPU може починатися під час введення в експлуатацію, з поетапним запуском, що дозволяє генерувати дохід до повного завершення об'єкта.
Аналіз витрат та фінансові переваги
Модульні центри обробки даних вимагають на 20-30% вищих капітальних витрат порівняно з традиційним будівництвом на мегаватній основі. Модульний об'єкт потужністю 4 МВт коштує приблизно $40 мільйонів проти $32 мільйонів для традиційного будівництва. Однак прискорене розгортання дозволяє генерувати дохід на 12-18 місяців раніше, часто компенсуючи вищі початкові витрати.
Аналіз McKinsey 50 модульних розгортань показує переваги NPV (чистої приведеної вартості), коли враховується час до отримання доходу. Об'єкт, що генерує $2 мільйони щомісяця від робочих навантажень ШІ, окупає додаткові капітальні витрати за 8 місяців завдяки більш ранньому початку роботи. Для гіперскейл-розгортань ця перевага множиться на десятки об'єктів.
Зниження операційних витрат частково компенсує вищі капітальні витрати. Заводська збірка скорочує будівельну працю на 60%, економлячи $2-3 мільйони на типовому проекті 4 МВт. Стандартизовані проекти усувають архітектурні та інженерні гонорари, які зазвичай споживають 8-10% бюджетів традиційних проектів. Модульні рішення Schneider Electric скоротили загальні інженерні витрати з $3,2 мільйона до $800 000 завдяки повторному використанню проектів.
Фінансові переваги виникають зі зниженого будівельного ризику. Банки пропонують більш вигідні умови для модульних проектів завдяки скороченим термінам та заводському контролю якості. Digital Infrastructure Partners отримали фінансування під 3,2% для модульних розгортань проти 4,1% для традиційного будівництва, заощадивши $8 мільйонів протягом 10-річного терміну на проекті $100 мільйонів.
Витрати на виведення з експлуатації знижуються на 40% для модульних об'єктів. Модулі зберігають 30-40% залишкової вартості після 10 років, дозволяючи перепродаж або переміщення. Iron Mountain перемістив три модульних центри обробки даних з Нью-Джерсі до Вірджинії, коли
[Контент скорочено для перекладу]
