Infrastruktur im KI-Boom Vom Stromnetz bis zum Steckverbinder: Wie KI das Rechenzentrum umbaut

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Laut der European Data Centre Association (EUDCA) sollen die Investitionen in Rechenzentren bis 2030 über 100 Mrd. Euro erreichen. Was bedeutet das für die Betreiber und wie gehen sie mit diesem plötzlichen Anstieg der Nachfrage um?

Warum hat KI einen so tiefgreifenden Einfluss auf die Rechenzentrumsbranche und was treibt diesen Wandel an?

KI vergrößert die Menge an erzeugten und verarbeiteten Daten erheblich. Maschinelles Lernen (ML), neuronale Netze, Sprachverarbeitung, Deep Learning und generative KI basieren alle auf die Verarbeitung enormer Datenmengen. Schätzungen zufolge wird das weltweite Datenvolumen im Jahr 2024 bei 149 Zettabyte (ZB) liegen, gegenüber nur 59 ZB im Jahr 2020 – eine Verdopplung in den letzten vier Jahren. Dieses Wachstum zeigt keinerlei Anzeichen einer Verlangsamung.

Es ist leicht nachvollziehbar, warum die Investitionen in Rechenzentren stark ansteigen. Doch es geht nicht nur darum, mehr Einrichtungen zu bauen. Herkömmliche Bereitstellungsmodelle verlieren an Bedeutung. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, müssen Betreiber ihre Ansätze in allen Bereichen weiterentwickeln – von Hardware- und Infrastrukturstrategien bis hin zu Standort- und Personalmodellen.

Welche Auswirkungen hat dies auf die Entscheidungsfindung bezüglich Hardware?

Zwar dominieren Speicher- und Rechenkapazitäten die Diskussion, insbesondere angesichts der anhaltenden Knappheit, doch das ist nur ein Teil des Gesamtbildes.

Betrachten wir zum Beispiel die Datenmobilität innerhalb des Rechenzentrums. Da immer mehr Daten mit hoher Geschwindigkeit zwischen den Knoten übertragen werden, stehen Systementwickler vor der Aufgabe, ihren Ansatz für die Verbindung der Infrastruktur weiterzuentwickeln und zunehmend hochdichte Glasfaserverbindungen einzusetzen. Wir beobachten eine wachsende Nachfrage nach Steckverbindern mit sehr kleinem Formfaktor (VSFF), wie MMC und SN-MT. Sie bieten die dreifache Dichte herkömmlicher Glasfasersteckverbinder, erhöhen die Netzwerkkapazität, reduzieren Engpässe und verbessern die Gesamtsystemleistung. Sie dürften sich daher als bevorzugte Wahl für eine schnellere Bereitstellung etablieren.

Lösungen wie diese verbessern zwar den Datendurchsatz, bringen aber auch physische Herausforderungen mit sich. Das schiere Gewicht und Volumen dieser Kabel muss ebenfalls bedacht werden. Viele Entwickler wechseln deshalb von Trunk-Kabeln mit hoher Faseranzahl zu besser handhabbaren 144/288-Faser-Trunk-Kabeln. Wir gehen davon aus, dass Betreiber angesichts der gestiegenen Anzahl an Verbindungen ähnliche Optionen für das vertikale Kabelmanagement innerhalb von Racks prüfen werden.

Zusätzlich zu diesen Herausforderungen behindern Engpässe in der Lieferkette die Geschwindigkeit, mit der Betreiber neue Anlagen bereitstellen und bestehende Standorte aufrüsten können. Dies beeinflusst wiederum die Kaufentscheidungen für Ausrüstung.

KI in diesem Umfang muss die Infrastruktur von Rechenzentren in beispielloser Weise belasten. Welche Auswirkungen hat dies auf den Energieverbrauch und die Stromversorgung?

Der Stromverbrauch bleibt ein dringendes Problem. Rechenzentren sind energieintensiv, nicht nur um diese enormen Arbeitslasten zu verarbeiten, sondern auch um eine angemessene Kühlung sicherzustellen. Der jüngste Bericht der IEA (Internationale Energieagentur) ergab, dass Rechenzentren im Jahr 2022 an die 460 TWh verbraucht haben. Es wird prognostiziert, dass dieser Wert bis 2026 mehr als 1000 TWh betragen wird.

Dieser Bedarf führt zu regionalen Kapazitätsengpässen, die sich auf die Verteilungs- und Übertragungsnetze innerhalb der Rechenzentren auswirken. Dadurch wird das im letzten Jahrzehnt dominierende Modell des Ausbaus großer Cluster zunehmend untragbar. Stattdessen beobachten wir einen Trend zu dezentraleren Rechenzentren, die näher an Standorten mit hoher Endnutzerdichte und ausreichender Stromversorgung liegen.

Wie wirkt sich die Ansiedlung von Rechenzentren in der Nähe der Endnutzer auf die Gemeinden vor Ort aus?

Es gab viele berechtigte Einwände von Anwohnern, die teilweise zu Klagen führten. Ein solcher Fall in Frankreich führte zum Entzug der Betriebserlaubnis eines Rechenzentrumsbetreibers nach dem Bau der 150 Mio. US-$ teuren Anlage.

Dies zwingt die Betreiber dazu, bei der Entscheidung über den Standort neuer Rechenzentren sehr vorsichtig zu sein, insbesondere in Europa.

Ein Beispiel ist Frankfurt am Main, wo der Energieverbrauch für städtische Rechenzentren in nur drei Jahren von 50 auf 150 MW angewachsen ist. Diese rasante Entwicklung veranlasste den Stadtrat, den „Frankfurter Rechenzentrums-Masterplan“ einzuführen, der die Entstehung neuer Rechenzentrumscluster verhindern soll. Dazu wurden die städtebaulichen Vorschriften geändert, um die Stärkung bestehender Cluster zu ermöglichen und gleichzeitig eine weitere Expansion einzudämmen.

Letztlich kommt es auf die Kommunikation und den Dialog mit den Gemeinden an, um die Vorteile zu erläutern, mit Entscheidungsträgern zu sprechen und lokale Initiativen zu unterstützen, um Vertrauen aufzubauen.

Welche anderen geografischen Faktoren beeinflussen neben dem Standort die Bereitstellungsstrategien?

Datensouveränität ist ein zentrales Anliegen. Viele Regionen setzen bereits strenge Datenschutzgesetze durch, die regionale Kontrollen, Mobilitätsstandards und Schutzmaßnahmen vorschreiben. Diese werden sich parallel zu den Fortschritten der KI weiterentwickeln, weshalb Flexibilität und Skalierbarkeit bei Investitionen in die physische Infrastruktur unerlässlich sind. Dies gibt Betreibern die Sicherheit, auch bei sich ändernden Vorschriften neue Topologien und Datenraten für kommende Server und Switches problemlos zu unterstützen.

Wie wirken sich all diese neuen Faktoren auf die Personalbeschaffung aus?

Die Personalbeschaffung bleibt eine Herausforderung, und der Fachkräftemangel ist erheblich. Etwa 10% der Stellen in Rechenzentren sind unbesetzt – mehr als doppelt so viel wie der nationale Durchschnitt vergleichbarer Branchen. Und das noch vor Berücksichtigung der Expansion, die den Bedarf an Fachkräften weiter erhöht.

Es handelt sich um hochtechnische Positionen. Nur 15% Prozent der Bewerber erfüllen die Mindestanforderungen, wodurch offene Stellen monatelang unbesetzt bleiben. Dies behindert die Pläne für eine schnelle Skalierung.

Ein effektiver Ansatz ist hier die Auslagerung von Komplexität. Viele Unternehmen verlassen sich mittlerweile auf externe Integratoren, die vorkonfigurierte, komplette Racks liefern. Dies beschleunigt den Ausbau und entlastet die technischen Fachkräfte an den neuen dezentralen Rechenzentrumsstandorten.

Auch neu entwickelte Produkte verringern die Herausforderungen bei der Bereitstellung: Kleinere Multifaser-Steckverbinder lösen Probleme bei der Verdichtung, und Mehrfachsteckverbinder mit über 100 Fasern pro Anschluss beschleunigen und optimieren die Bereitstellung. Eine weitere Strategie besteht darin, Anschlusspunkte durch den Einsatz von Kabeln mit höherer Faseranzahl zu konsolidieren. Dies reduziert die Anzahl der Berührungspunkte und die Verkabelungsdichte erheblich.

Die Herausforderung besteht darin, dass KI die Systementwickler und Betreiber dazu zwingt, jede Ebene des Designs und der Bereitstellung zu überdenken. Die genannten Bereiche sind nur der Anfang. Die Suche nach den richtigen Bereitstellungsstrategien und Systemarchitekturen, der passenden Hardware und zuverlässigen Integrationspartnern sowie Fachkräften ist von entscheidender Bedeutung. Skalierbarkeit, Ausfallsicherheit und Effizienz sind zentral, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Wie die Betreiber darauf reagieren, wird die Zukunft der Rechenzentren für die kommenden Jahre prägen. (mc)

* Trevor Smith ist Business Development Manager bei Molex.

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