Trois obstacles physiques frappent en même temps l’infrastructure des data centers IA

Trois obstacles physiques frappent en même temps l’infrastructure des data centers IA
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Selon xFusion, la prochaine génération d’infrastructures pour l’intelligence artificielle devra affronter simultanément trois contraintes : le refroidissement, l’alimentation électrique et l’interconnexion. L’entreprise a détaillé ces enjeux lors de l’OCP Global Summit 2026, à San Jose, dans une intervention d’Arthur Wang, directeur de la gestion de produits chez xFusion.

  • xFusion affronte trois contraintes : refroidissement, alimentation et interconnexion.
  • Les racks passent de 20 kW en 2023 à 240 kW en 2026, vers le mégawatt.
  • Le refroidissement liquide direct remplace l’air, et l’alimentation passe au 800 V continu.
  • Les optiques co-packagées évitent que les GPU attendent les données.

D’après les chiffres présentés, un rack d’accélérateurs consommait environ 20 kW en 2023, avec une dissipation d’environ 350 W par puce. En 2025, les racks atteignent 120 kW et les processeurs dépassent 1 000 W. La génération livrée en 2026 porte les racks à 240 kW et les puces au-delà de 2 000 W. La suivante, déjà en validation chez plusieurs hyperscalers, vise des racks de l’ordre du mégawatt, des puces de plus de 3 000 W et des densités de flux thermique supérieures à 200 W/cm².

Le mur thermique

Pour ces densités, le refroidissement par air ne suffit plus, et la solution retenue par xFusion est le refroidissement liquide direct à plaques froides, les cold plates. L’entreprise utilise des plaques en composite diamant-cuivre, dont la conductivité thermique équivalente dépasse 650 W/m·K, contre 385 à 400 W/m·K pour le cuivre pur. Selon xFusion, la capacité de refroidissement d’une seule puce dépasse 4 000 W, soit environ 33 % de marge au-dessus de la génération de 3 000 W.

xFusion présente aussi cinq matériaux d’interface et de dissipation thermique, chacun adapté à un compromis entre coût et performance, dont des pads au graphène (130 W/m·K) et un métal liquide (30 W/m·K). L’entreprise développe par ailleurs un refroidissement par jets diphasiques, qui exploite le changement d’état du liquide pour réduire fortement le débit de fluide nécessaire. Elle reconnaît que l’étanchéité à grande échelle et la gestion de la pression restent des défis. Pour les déploiements actuels, son FusionPod for AI V8, un rack modulaire de 42U d’une puissance pouvant atteindre 155 kW, fonctionne avec une architecture de CDU distribuées, sans modification des circuits secondaires.

Le mur électrique

Le refroidissement et l’alimentation sont indissociables, car chaque watt livré à une puce finit en chaleur. Avec une distribution actuelle en 54 V, l’intensité devient considérable : 185 A pour un rack de 10 kW, 18 519 A pour un rack de 1 MW. Les pertes par effet Joule dans les barres de cuivre augmentent avec le carré du courant, et xFusion estime qu’à 1 MW, elles peuvent dépasser 50 kW.

La solution passe par une montée en tension vers le 800 V continu. Selon l’entreprise, ce passage réduit le courant d’environ 15 fois et les pertes I²R d’environ 220 fois, tandis que le rendement global du système progresserait de 88 % à plus de 90 %. xFusion développe pour cela un bloc d’alimentation prototype, le 800V HVDC Sidecar, conçu pour des configurations de 300 kW à 1,2 MW par rack, et s’appuie sur des semi-conducteurs à large bande interdite, notamment des MOSFET SiC et des HEMT GaN.

Le mur de l’interconnexion

Le troisième mur concerne les signaux électriques sur cuivre à 224 Gbit/s par voie, déjà proches de leurs limites d’intégrité. L’entreprise indique avoir déployé commercialement des fonds de panier orthogonaux haute densité à 224G et mener des recherches préliminaires sur le 448G. Elle met aussi en avant les optiques co-packagées, qui placent les moteurs photoniques près du silicium des commutateurs. Son architecture Super Node, refroidie par liquide, supporte jusqu’à 240 kW par rack, 128 XPU par armoire et 256 XPU sur deux armoires.

Pour xFusion, ces trois contraintes se combinent : une alimentation de 800 V associée à un réseau optique insuffisant laisserait des GPU en attente de données. Citant Arthur Wang, l’entreprise résume l’enjeu ainsi : « Dans l’ère agentique, la compétitivité ne tient pas au nombre de puces que vous possédez. Elle tient à la valeur économique réelle que vous pouvez extraire de chaque watt et de chaque joule de chaleur. » xFusion présente cette idée comme une chaîne de valeur, WATT → FLOPS → TOKEN → AGENT → VALUE, dans laquelle chaque étape entraîne des pertes de conversion.