Úzke miesto AI: Tantal a kobalt

Zatiaľ čo svet žasne nad úžasnými schopnosťami generatívnej AI, súťaž o jej fyzický základ sa už potichu začala. Okrem kódu a algoritmov sa prudký výpočtový výkon AI výrazne spolieha na dva základné vzácne kovy: tantal a kobalt. Aj keď sa zriedka objavujú v centre pozornosti, spoločne tvoria základný kameň infraštruktúry AI od stability hardvéru až po prístup k dátam.

Vysoko čistý kobaltový terčový materiál

Kobaltová trubica s-vysokou čistotou

Kobaltová doska vysokej čistoty

V klastroch serverov AI vykonávajú desaťtisíce GPU paralelné výpočty pri ultra-vysokých frekvenciách. Kolísanie prúdu v tomto výpočtovom stave je extrémne veľké a okamžitá spotreba energie je ohromujúca. Akékoľvek malé kolísanie napätia môže viesť k chybám vo výpočtoch alebo zlyhaniu systému.
Toto je bojisko, kde sú tantalové kondenzátory nenahraditeľné:
Vysoko spoľahlivé jadro: Tantalové kondenzátory majú bezkonkurenčnú objemovú účinnosť (hodnota CV) a vysokú stabilitu. V obmedzenom priestore PCB môže poskytnúť možnosti ukladania náboja ďaleko za iné typy kondenzátorov, čím zaisťuje, že napätie jadra čipov AI zostane stabilné aj pri veľkých výkyvoch zaťaženia.
Strážca integrity údajov: Každé školenie AI zahŕňa okamžitú priepustnosť obrovského množstva údajov. Tantalové kondenzátory poskytujú „čisté“ elektrické prostredie pre presný prenos dát vo vnútri aj mimo čipu rýchlym nabíjaním a vybíjaním a odfiltrovaním šumu v obvode, čo je kľúčom k zabezpečeniu presných výsledkov výpočtov.
Realita dodávateľského reťazca: Globálna dodávka tantalových zdrojov je vysoko koncentrovaná a chýba jej elasticita. Jeho hlavné zdroje, ako je Demokratická republika Kongo, Rwanda a ďalšie stredoafrické regióny, už dlho čelia výzvam v geopolitickom a etickom obstarávaní (napríklad „nerasty z konfliktov“). Pre výrobcov hardvéru AI je stabilná dodávka tantalových kondenzátorov priamo ekvivalentná istote rozšírenia výpočtového výkonu AI.
Bez maximálnej integrity napájania, ktorú prinášajú tantalové kondenzátory, by nebolo možné hovoriť o vysoko-vysokom výkone špičkových akceleračných kariet AI, ako sú NVIDIA H100 a AMD MI300. Je to „ultimátny stabilizátor“ výpočtovej sily AI na prechod od teórie k realite.

Úloha kobaltu v hardvéri AI je rôznorodejšia a prebieha cez dve kľúčové prepojenia: ukladanie údajov a správa napájania.
Motor novej{0}}generácie technológie úložiska:
Tradičné dátové centrá AI čelia výzve „pamäťovej steny“ - rýchlosť prenosu dát medzi procesormi a úložiskom výrazne obmedzuje celkovú efektivitu.
Kobalt je kľúčovým materiálom na výrobu magnetickej pamäte s náhodným prístupom (MRAM). MRAM má rušivé funkcie, ako je vysoká rýchlosť (napríklad SRAM), vysoká hustota (napríklad DRAM) a trvalé vypnutie (napríklad Flash). MRAM vložená s kobaltom môže slúžiť ako fyzický nosič pre integrovanú architektúru ukladania a výpočtovej techniky, čo výrazne znižuje prenos dát a je špeciálne navrhnutá pre výpočtové režimy AI.
Lepidlo pre 3D NAND Flash pamäte:
3D NAND flash pamäť používaná na ukladanie rozsiahlych tréningových dát prekročila 300 vrstvených vrstiev. Kobalt sa vďaka svojej vynikajúcej vodivosti a plniacej schopnosti používa ako-veľmi presný náterový materiál medzi úložnými jednotkami v atómovom meradle, čím sa zabezpečuje integrita a stabilita signálov medzi vrstvami. Je to „verný strážca“ dátových skladov.
Energetický základný kameň okrajovej AI:
Scenáre okrajových výpočtov, ako sú autonómne vozidlá a zariadenia AIoT, sú neoddeliteľné od lítiových batérií s vysokou hustotou energie. Kobalt hrá kľúčovú úlohu pri stabilizácii štruktúry, zlepšovaní hustoty energie a zvyšovaní rýchlosti v katódových materiáloch pre lítium-iónové batérie, ako sú NCA/NMC. Je to „krv“ mobilných zariadení AI.
 

Význam tantalu a kobaltu bije na poplach pre účastníkov globálneho priemyslu AI:
Pre investorov:mali by venovať pozornosť spoločnostiam s elektronickými súčiastkami, ktoré majú stabilné usporiadanie v dodávateľskom reťazci tantalu a aktívne uplatňujú normy zodpovedného obstarávania, ako aj polovodičovým spoločnostiam, ktoré sa zaviazali k výskumu a vývoju špičkových{0}}technológií ukladania dát, ako je napríklad MRAM na báze kobaltu.
Pre kupujúcich aj výrobcov: musí sa vytvoriť dvojkoľajová stratégia. Jedným z nich je posilniť kontrolu nad zdrojmi tantalu a kobaltu prostredníctvom dlhodobých-dohôd, priamych investícií a iných prostriedkov; Druhým je veľké investovanie do recyklačnej technológie na efektívne využitie týchto dvoch kovov z elektronického odpadu a vybudovanie „mestských baní“ na zabezpečenie rizika dodávok primárnych nerastov.
Pre vývojárov technológií:skúmanie alternatívnych riešení k tantalovým kondenzátorom (ako sú vysokovýkonné{0}}kondenzátory na báze polyméru) a technológii batérií a úložných materiálov s nízkym obsahom kobaltu/bezkobaltu je kľúčovou technologickou záložnou cestou pre dlhodobý-vývoj odvetvia umelej inteligencie.

Pod povrchom pretekov AI v zbrojení sa skrýva hlboká súťaž o základné prvky, akými sú tantal a kobalt. Súťaž o výpočtovú silu začína kódom a končí atómami. Pochopenie a kontrola dodávateľského reťazca týchto „neviditeľných pilierov“ sa netýka len nákladov, ale priamo určuje aj rýchlosť a vytrvalosť v ére inteligencie.