AI sašaurinājums: tantals un kobalts

Kamēr pasaule brīnās par pārsteidzošajām ģeneratīvā mākslīgā intelekta iespējām, konkurss par tā fizisko pamatu jau ir klusi sācies. Papildus kodam un algoritmiem mākslīgā intelekta pieaugošā skaitļošanas jauda lielā mērā ir atkarīga no diviem būtiskiem retajiem metāliem: tantala un kobalts. Lai gan tie reti parādās uzmanības centrā, tie kopā veido AI infrastruktūras stūrakmeni no aparatūras stabilitātes līdz datu piekļuvei.

Augstas tīrības pakāpes kobalta mērķa materiāls

Augstas-tīrības kobalta caurule

Augstas tīrības pakāpes kobalta plāksne

AI serveru klasteros desmitiem tūkstošu GPU veic paralēlu skaitļošanu īpaši augstās frekvencēs. Pašreizējās svārstības šajā skaitļošanas stāvoklī ir ārkārtīgi lielas, un momentānais enerģijas patēriņš ir pārsteidzošs. Jebkuras nelielas sprieguma svārstības var izraisīt aprēķinu kļūdas vai sistēmas avārijas.
Šis ir kaujas lauks, kur tantala kondensatori ir neaizstājami:
Augstas uzticamības kodols: Tantala kondensatoriem ir nepārspējama tilpuma efektivitāte (CV vērtība) un augsta stabilitāte. Ierobežotā PCB telpā tas var nodrošināt lādiņu uzglabāšanas iespējas, kas ir daudz lielākas par citiem kondensatoru veidiem, nodrošinot, ka AI mikroshēmu serdes spriegums paliek stabils pat pie smagām slodzes svārstībām.
Datu integritātes sargs: katra AI apmācība ietver tūlītēju milzīgu datu apjomu. Tantala kondensatori nodrošina "tīru" elektrisko vidi precīzai datu pārraidei mikroshēmā un ārpus tās, ātri uzlādējot un izlādējot un filtrējot troksni ķēdē, kas ir galvenais, lai nodrošinātu precīzus aprēķinu rezultātus.
Piegādes ķēdes realitāte: globālā tantala resursu piegāde ir ļoti koncentrēta un tai trūkst elastības. Tā galvenie avoti, piemēram, Kongo Demokrātiskā Republika, Ruanda un citi Centrālāfrikas reģioni, jau sen ir saskārušies ar problēmām ģeopolitiskā un ētiskā iepirkuma jomā (piemēram, "konfliktu izrakteņi"). AI aparatūras ražotājiem stabila tantala kondensatoru padeve ir tieši līdzvērtīga AI skaitļošanas jaudas paplašināšanas pārliecībai.
Bez tantala kondensatoru augstākās jaudas integritātes, par augstfrekvences augsto{0}}augsto AI paātrinājuma karšu, piemēram, NVIDIA H100 un AMD MI300, veiktspēju nebūtu iespējams runāt. Tas ir "galīgais stabilizators", lai AI skaitļošanas jauda pārietu no teorijas uz realitāti.

Kobalta loma AI aparatūrā ir daudzveidīgāka, izmantojot divas galvenās saites: datu glabāšanu un enerģijas pārvaldību.
Nākamās -paaudzes uzglabāšanas tehnoloģijas dzinējspēks:
Tradicionālie AI datu centri saskaras ar "atmiņas sienas" izaicinājumu - datu pārsūtīšanas ātrums starp procesoriem un krātuvi nopietni ierobežo kopējo efektivitāti.
Kobalts ir galvenais materiāls magnētiskās brīvpiekļuves atmiņas (MRAM) ražošanai. MRAM ir traucējošas funkcijas, piemēram, liels ātrums (piemēram, SRAM), augsts blīvums (piemēram, DRAM) un nepastāvīga izslēgšanās (piemēram, Flash). MRAM, kas iegults ar kobaltu, var kalpot kā fizisks nesējs integrētai uzglabāšanas un skaitļošanas arhitektūrai, ievērojami samazinot datu pārsūtīšanu, un ir īpaši izstrādāta AI skaitļošanas režīmiem.
Līme 3D NAND zibatmiņai:
3D NAND zibatmiņa, ko izmanto masveida treniņu datu glabāšanai, ir pārsniegusi 300 sakraušanas slāņus. Kobalts, pateicoties tā izcilajai vadītspējai un pildījuma spējai, tiek izmantots kā augstas-precizitātes pārklājuma materiāls starp uzglabāšanas vienībām atomu mērogā, nodrošinot signālu integritāti un stabilitāti starp slāņiem. Tas ir datu noliktavu "uzticīgais aizbildnis".
Malas AI enerģijas stūrakmens:
Malu skaitļošanas scenāriji, piemēram, autonomie transportlīdzekļi un AIoT ierīces, nav atdalāmi no litija akumulatoriem ar augstu enerģijas blīvumu. Kobaltam ir galvenā loma struktūras stabilizēšanā, enerģijas blīvuma uzlabošanā un ātruma uzlabošanā litija{1}}jonu bateriju katoda materiālos, piemēram, NCA/NMC. Tās ir mobilo AI ierīču “asinis”.
 

Tantala un kobalta nozīme ir radījusi trauksmi globālajiem AI nozares dalībniekiem:
Investoriem:viņiem jāpievērš uzmanība elektronisko komponentu uzņēmumiem, kuriem ir stabils tantala piegādes ķēdes izvietojums un kuri aktīvi piekopj atbildīgus iepirkuma standartus, kā arī pusvadītāju uzņēmumiem, kas ir apņēmušies pētīt un izstrādāt jaunākās{0}}glabāšanas tehnoloģijas, piemēram, uz kobaltu balstītu MRAM.
Gan pircējiem, gan ražotājiem: ir jāizveido divu ceļu stratēģija. Viens no tiem ir nostiprināt kontroli pār tantala un kobalta resursiem, izmantojot ilgtermiņa līgumus, tiešos ieguldījumus un citus līdzekļus; Otrais ir veikt lielus ieguldījumus otrreizējās pārstrādes tehnoloģijās, lai efektīvi atgūtu šos divus metālus no elektroniskajiem atkritumiem, un būvēt "pilsētas raktuves", lai ierobežotu primāro minerālu piegādes risku.
Tehnoloģiju izstrādātājiem:alternatīvu risinājumu izpēte tantala kondensatoriem (piemēram, augstas veiktspējas kondensatori uz polimēru bāzes) un zema kobalta/kobalta nesaturoša akumulatoru tehnoloģija un uzglabāšanas materiāli ir galvenais tehnoloģiskais rezerves ceļš AI nozares ilgtermiņa attīstībai.

Zem mākslīgā intelekta bruņošanās sacensību virsmas slēpjas dziļa konkurence par tādiem pamatelementiem kā tantals un kobalts. Sacensības par skaitļošanas jaudu sākas ar kodu un beidzas ar atomiem. Šo "neredzamo pīlāru" piegādes ķēdes izpratne un kontrole attiecas ne tikai uz izmaksām, bet arī tieši nosaka ātrumu un izturību inteliģences laikmetā.