"בכל שנה 25% משרתי החשב בעולם מוחלפים. בתוך ארבע שנים אפשר לכסות את כל העולם במערכות יעילות", אמר ל"דבר" שחר בלקין, סגן נשיא מחקר ופיתוח בחברת "זוטא-קור", אשר פיתחה טכניקה חדשנית לקירור שרתי מחשב, והתריע על צריכת החשמל הגבוהה של שרתי המחשב, שהביקוש אליהם ממשיך לגדול בקצב מהיר.

הטכניקה שפיתחה "זוטא-קור" מאפשרת להגדיל פי שלושה את היקף המעבדים בחוות השרתים, תוך הפחתה גדולה בשימוש במיזוג אוויר, המביאה לקיצוץ דרמטי בצריכת החשמל. את הפטנט פיתח נחשון אידלסון, נהג טרקטור ממושב שדה אברהם בעוטף עזה שנולד בקיבוץ בית זרע. הטכנולוגיה מבוססת על פיזור יעיל של החום משרתי המחשב לנוזל קירור המוזרם אליהם, ויכול לשמש לניצול נוסף של החום הנפלט במתקן סמוך לחוות השרתים. החזון של החברה הוא קידום מהלך של התייעלות אנרגטית דרמטית תוך חיסכון כספי ניכר לתאגידים והפחתת ההשפעה הסביבתית של חוות השרתים.

הזוכים ב-SilicoNegev 2019 (אושר בן שטרית)

חברת "זוטא-קור" זכתה השנה במקום הראשון בתחרות SilicoNegev, תחרות בהפקתם של קהילת היזמות Tech7, עמותת מט"ע, אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, ועיריית באר שבע. האירוע אפשר לחברה להציג את הפיתוח החדשני שלה לתאגידים הגדולים בעולם האלקטרוניקה דוגמת סמסונג ואינטל.

תחזית הביקוש לחשמל (טבלה מתורגמת, מתוך כתב העת Nature)

בראיון לאתר "דבר", מתאר בלקין את צריכת החשמל הגוברת בתחום: "הבעיה היא בעצם כמויות החום האדירות שנוצרות בדאטה סנטרים – ב'ענן' – שגדלות בקצב מאוד מהיר. בשיטה הנוכחית 50% מהחשמל הולך למשאבי העיבוד עצמם ו-50% לקירור המעבדים בעזרת מזגנים. אתה מנסה לקרר משהו חם בתוך המחשב בזה שאתה מקרר את החדר – וזה תהליך יקר. הדאטה סנטרים הם כבר 2% מצריכת החשמל העולמית. בחמש השנים הקרובות ייתכן שיהפכו ל-7%". מחקר שבדי שנערך לפני מספר שנים העריך כי מדובר ב-4.5% מצריכת החשמל בלבד, אך עדיין מדובר בהיקף עצום. לפי ויין אדמס, מאיגוד תעשיית אחסון המידע בארה"ב, כמות התעבורה של מידע דיגיטלי מוכפלת בכל ארבע שנים. הציבור אינו חשוף ישירות לעלויות העצומות של הגידול בכמות המידע הדיגיטלי, אך מדובר בבעיה חמורה שלא נראה שיש דרך לעצור אותה – יותר ויותר מכשירים מתחברים לאינטרנט ומתבססים על אחסון מידע בענן. הביקוש העצום לשירותי מידע ומכשירים חכמים נבלם בזכות שיפור בטכנולוגיית המחשוב עצמה, אך האיזון צפוי להיפרץ בשנים הקרובות וצריכת החשמל צפויה לגבור. כל אלו גורמים לחימום בקנה מידה עצום, ואיתו גם הצורך בקירור המערכות האלקטרוניות. שם כנראה אפשר להתייעל – והרבה.

הנהירה אל הקור

כדי להתמודד עם פליטת החום הגדולה, פייסבוק הקימה חוות שרתים מתקדמת בצפון שבדיה, הנהנית מאקלים קר מאוד, והיא מיועדת להכפלה בהשקעה של קרוב למיליארד דולר.

מיקום חוות השרתים בנורווגיה או באסטוניה, עשוי להשיג חיסכון בשיעור של עד 50% בהוצאות. באזור אמסטרדם ממוקמות כשליש מחוות השרתים באירופה, אך לאחרונה החליטה העיר להקפיא הקמת חוות שרתים חדשות, בשל הצמיחה המהירה בתחום, ובמטרה לקחת פסק זמן כדי לעצב מדיניות עדכנית יותר בתחום.

חברת מיקרוסופט חוקרת את האפשרות של מיקום חוות שרתים תת-ימיות, בים הצפוני. לגוגל יש חוות שרתים עצומה בפינלנד, המבוססת על קירור בעזרת תעלה המוליכה מי ים, והשבתם לים. לפי בלקין, יש כבר מגבלות סביבתיות על פיתוח כזה, מפני שחימום בלתי מוגבל של אזורי אקלים קרים עלול להאיץ את הנזק של משבר האקלים. לטענתו, הפתרון של "זוטא-קור" מגיע ליעילות אנגרטית מקבילה להחלטה למקם את החווה באזורי סקנדינביה. איכות הקירור נמדדת ב-PUE, מדד שמודד את יחס היעילות בשימוש באנרגיה בחוות שרתים. לפי המגזין NATURE, חווה טיפוסית מגיעה ליחס של 2 PUE, כלומר כ-50%-40% מהחשמל נצרך לקירור. גוגל מתהדרת בחוות יעילות במיוחד, שצורכות חשמל לפי יחס של 1.12 PUE, ואילו ב"זוטא-קור" סבורים שניתן להגיע גם ל-PUE 1.03, וזאת מבלי למקם שרתים במדינות קרות, וזה קרוב מאוד למינימום האפשרי של 1 PUE.

עד היום צריכת החשמל הופחתה בעזרת תהליכי ייצור משופרים, עם מעבדים דקים יותר.
"ממש לא", הסביר בלקין. "בכל פעם בהיסטוריה שהצריכה משתפרת בהליך של מזעור, זה מקוזז על ידי הוספת יכולות עיבוד. בסוף צריכת החשמל נשארת דומה, והביקוש למשאבי עיבוד ממשיך לגדול". בלקין הסביר שגם אם תמקם את חוות השרתים בעומק האדמה, המעבדים עדיין ייצרו חום רב שיהיה צורך לפנות אותו ביעילות.

איך אפשר לקרר שרתים בצריכת חשמל מזערית?
"אנחנו עדיין לא חוסכים בצריכת החשמל של העיבוד עצמו, אבל מורידים ב-80% את צריכת החשמל לקירור", אמר בלקין. "במקום לקרר את הכל, אנחנו מקררים רק את המעבד עצמו. הטכניקה שלנו מוליכה את החום החוצה."

החוצה לאן?
"יש נוזל שרותח מעל למעבד, הופך לאדים ואת האדים מוציאים לתוך צינור. הנוזל חוזר אבל את החום אפשר לנצל למשהו אחר. הנוזל שמשתמשים בו לתהליך הזה נקרא נובק. הוא פותח על ידי תאגיד התעשייה הוותיק 3M, הוא בטוח לסביבה, ומוזרם אצלנו במערכת סגורה". החום מהצנרת יכול לשמש לחימום מתקן סמוך – בית ספר או מפעל, ככל שיש בו צורך. אם אין צורך כזה, החום נפלט לאוויר במרחק של עד מאות מטרים מחוות השרתים עצמה."

אפשר לייצר מהחום הזה שוב חשמל?
"לשם עוד לא הגענו, זה חום של 60-50 מעלות. זו הרבה אנרגיה, אבל היא לא מספיקה לייצור חוזר של חשמל". "זוטא-קור" בונים על כך שמדובר בשוק ענק וצומח, שתאגיד גדול אחד עשוי לחסוך מאות מליוני דולרים בשנה באמצעות חיסכון בהוצאות הקירור.

כמה יעלה השדרוג?
בלקין טען כי החזר ההשקעה הוא מהיר במיוחד: "בתרחיש של התקנה במערכת קיימת החזר ההשקעה הוא תוך שנה אחת בלבד. אם זה מותקן מהתחלה, מדובר בעלות של 60% מכל מערכות המיזוג שקיימות היום". החישוב מבוסס על כך שיעילות הולכת החום מאפשרת גם לחסוך בנדל"ן ולאחסן פי שלושה שרתי מחשב באותו השטח לעומת המקובל כיום.

אז תותירו המון מזגנים קיימים ללא שימוש?
"כמות השרתים תעלה פי שלושה, ואנחנו עוסקים רק בחום מהרכיב הקריטי – המעבדים. יש עוד חום שנוצר בשרתים, אז בסך הכל אפשר לשמור על אותם מזגנים, אבל להפעיל אותם פחות. במקום לכוון את המיזוג ל-15 מעלות אפשר להעלות אותו ל-35-30. עדיין צריך מיזוג אוויר". שרתים כוללים גם מאווררים, שבשיטה החדישה יכולים לרדת מ-100% תפוקה ל-15% וגם להפחית את עוצמת הרעש באופן ניכר.

שחר בלקין zuta core (אושר בן שטרית)

החשיבה מחוץ לקופסה

ב-1989 נשפכו כ-40 מיליון חביות נפט באסון המיכלית "אקסון ולדז". במשך שנים רבות לא הצליחו לפנות אלפי טונות של נפט ששכבו בתחתית המפרץ הנסיך ויליאם באלסקה. פתרון יעיל יחסית נמצא כמעט 20 שנה אחר-כך על ידי מומחה לחומרי בניין, אשר הציע להרטיט את הנפט בדומה לערבול בטון, פתרון שנמצא באמצעות 'מיקור המונים' של האתגר.

ההמצאה של "זוטא-קור", לא נולדה אצל מומחה מהתחום, אלא כאמור, באמצעות נחשון אדינסון, טרקטוריסט מקיבוץ בדרום. "הוא ירד מהטרקטור להקים את הסטארטאפ", סיפר בלקין. "הוא מבין בתרמו-דינמיקה לא פחות מהמומחים של אינטל, ללא השכלה אקדמית, ואני אומר את זה כמחמאה. המנכ"ל ואני בני משק בנחל עוז. אני הקמתי כבר מספר חברות בתחום התוכנה, דחיסת וידאו, בינה מלאכותית, והם פנו אלי לנהל את תחום הפיתוח, כי נחשון לא ניהל צוות פיתוח בעבר". היעילות של המערכת קשורה בפטנט שמאפשר להוריד את הטמפרטורה הנדרשת בתחתית הצנרת על מנת להביא את הנוזל לרתיחה לפער נמוך מאוד של מעלת צלסיוס אחת בלבד.

פיילוט שמשך תשומת לב משחקנית מרכזית

בלקין הסביר כי "הסיבה היחידה שזה עוד לא עבר לפרישה המונית בכל העולם, היא העובדה שאנחנו עדיין בשלב הפיתוח. אנחנו מנסים את זה בעדינות. אחד היתרונות הוא שאצלנו יש פחות משאבות ומנועים מכל המערכות האחרות. לכל ארון שרתים יש מערכת ספציפית משלו, וכך יורדת מאוד הסבירות לתקלה כוללת". למרות השלב המקדמי, הרעיון כבר אומץ באופן עקרוני בקרב כותבי תקנים לבניית חוות שרתים כמו OPEN IX, ו-OPEN COMPUTE. "יש לנו התקנת פיילוט בחברת ריטאל, שהיא הגדולה ביותר בעולם בתחום אשכולות שרתים". לא מדובר במוצר מדף, ודרושה עבודת תכנון מקיפה לכל חוות שרתים באפן ספציפי, לפני שניתן להתקין את המערכת של "זוטא-קור".

החזון – פיתוח חברה ישראלית

את החזון העסקי מתאר בלקין כך: "אנחנו שואפים להקים חברה ישראלית גדולה. בכוונתנו להוציא רשיונות לחברות שיוכלו לייצר חלקים מתוך המערכת. יש את מה שהולך לתוך השרתים – זה יישאר אצלנו. החומר של M3 פותח במקור לניקוי מעגלים מודפסים. יש לנו מתחרה שפיתחה שיטה להטבלת כל השרתים בנוזל הזה בבריכות – אבל זה לא פותר את בעיית הנדל"ן, כמו בשיטה שלנו."

לחברה אין חובות בכלל ויש לה שלושה מקורות מימון – חברים ומשפחה, מכירות עתידיות לכמה לקוחות וגם מימון נח מרשות החדשנות. "הרשות לא מבקשת תמורה, לא הלוואה שמשולמת מתמלוגים, אם אתה נכשל בפיתוח את לא צריך להחזיר כלום, ואם אתה ממש מצליח, אתה מחזיר את כל הכסף שקיבלת. חוץ מזה כל הכסף פרטי, אחת הסיבות שהחברה ממוקמת בשדרות זה שבעוטף עזה רשות החדשנות מממנת עד 75% מעלות הפיתוח, במקום 50% בשאר הארץ, וזה המון כסף. הם העניקו לנו קצת יותר משני מיליון דולר". הזכיה בתחרות הניבה ליזמים התחייבות השקעה צנועה של 130,000 דולר מעמותה בשם מט"ע, אך כעת מתכננים בחברה גיוס של 10 מיליון דולר, בעקבות החשיפה של הרעיון לתאגידים גדולים כמו אינטל, אנוידיה וסמסונג. "לא אומר שאין פה מטרה מצידנו לעשות כסף, אבל יש לנו כוונה להקים חברה גדולה באזור שדרות. אני בדקתי את השוק, וזה שוק מעולה, חברות ענק רצות לתוך קיר ואין להן פתרון אחר. כל חברות הענן גדלות, לא תאמין כמה מהבעיות בשוק הזה של שרתי המחשוב מושפעות מחום".