Usko grlo umjetne inteligencije: tantal i kobalt

Dok se svijet divi zadivljujućim sposobnostima generativne umjetne inteligencije, natjecanje oko njezinih fizičkih temelja već je tiho počelo. Osim koda i algoritama, rastuća računalna snaga umjetne inteligencije uvelike se oslanja na dva bitna rijetka metala: tantal i kobalt. Iako se rijetko pojavljuju u središtu pozornosti, zajedno čine kamen temeljac infrastrukture umjetne inteligencije od stabilnosti hardvera do pristupa podacima.

Kobaltni ciljni materijal visoke čistoće

Kobaltna cijev-visoke čistoće

Ploča od kobalta visoke čistoće

U klasterima AI poslužitelja, deseci tisuća GPU-ova izvode paralelno računanje na ultra-visokim frekvencijama. Trenutna fluktuacija u ovom stanju računala je izuzetno velika, a trenutna potrošnja energije je zapanjujuća. Svaka mala fluktuacija napona može dovesti do pogrešaka u proračunu ili pada sustava.
Ovo je bojno polje na kojem su tantalski kondenzatori nezamjenjivi:
Jezgra visoke pouzdanosti: tantalski kondenzatori imaju neusporedivu volumensku učinkovitost (CV vrijednost) i visoku stabilnost. U ograničenom prostoru PCB-a, može pružiti mogućnosti pohrane naboja daleko iznad ostalih tipova kondenzatora, osiguravajući da napon jezgre AI čipova ostane stabilan čak i pod velikim fluktuacijama opterećenja.
Čuvar integriteta podataka: Svaki trening umjetne inteligencije uključuje trenutačnu propusnost golemih količina podataka. Tantalski kondenzatori pružaju "čisto" električno okruženje za precizan prijenos podataka unutar i izvan čipa brzim punjenjem i pražnjenjem te filtriranjem buke u krugu, što je ključno za osiguravanje točnih rezultata izračuna.
Realnost lanca opskrbe: Globalna opskrba resursima tantala visoko je koncentrirana i nedostaje joj elastičnosti. Njegovi glavni izvori, poput Demokratske Republike Kongo, Ruande i drugih srednjoafričkih regija, dugo su se suočavali s izazovima u geopolitičkoj i etičkoj nabavi (kao što su "konfliktni minerali"). Za proizvođače AI hardvera, stabilna opskrba tantal kondenzatorima izravno je ekvivalentna sigurnosti proširenja AI računalne snage.
Bez vrhunskog integriteta napajanja koji donose tantalski kondenzatori, nemoguće je govoriti o visokim-frekventnim performansama vrhunskih kartica za ubrzanje umjetne inteligencije kao što su NVIDIA H100 i AMD MI300. To je "ultimativni stabilizator" za prelazak računalne snage umjetne inteligencije iz teorije u stvarnost.

Uloga kobalta u AI hardveru je raznolikija, proteže se kroz dvije ključne veze: pohranu podataka i upravljanje energijom.
Motor tehnologije pohrane sljedeće-generacije:
Tradicionalni podatkovni centri umjetne inteligencije suočavaju se s izazovom "zida memorije" - brzina prijenosa podataka između procesora i pohrane ozbiljno ograničava ukupnu učinkovitost.
Kobalt je ključni materijal za proizvodnju magnetske memorije s izravnim pristupom (MRAM). MRAM ima remetilačke značajke poput velike brzine (kao što je SRAM), visoke gustoće (kao što je DRAM) i trajnog{1}}isključivanja (kao što je Flash). MRAM ugrađen s kobaltom može poslužiti kao fizički nosač za integriranu pohranu i računalnu arhitekturu, uvelike smanjujući prijenos podataka, a posebno je dizajniran za AI računalne načine.
Ljepilo za 3D NAND Flash memoriju:
3D NAND flash memorija koja se koristi za pohranu masivnih podataka o obuci premašila je 300 slojeva slaganja. Kobalt se, zbog svoje izvrsne vodljivosti i sposobnosti punjenja, koristi kao visoko-precizni materijal za oblaganje između jedinica za pohranu na atomskoj razini, osiguravajući cjelovitost i stabilnost signala između slojeva. To je "lojalni čuvar" skladišta podataka.
Energetski kamen temeljac edge AI:
Scenariji rubnog računalstva kao što su autonomna vozila i AIoT uređaji neodvojivi su od litijevih baterija visoke gustoće energije. Kobalt ima ključnu ulogu u stabilizaciji strukture, poboljšanju gustoće energije i poboljšanju performansi brzine u katodnim materijalima litij-ionske baterije kao što je NCA/NMC. To je 'krv' mobilnih AI uređaja.
 

Važnost tantala i kobalta uzbunila je sudionike globalne industrije umjetne inteligencije:
Za investitore:trebali bi obratiti pozornost na tvrtke za elektroničke komponente koje imaju stabilan raspored u lancu opskrbe tantalom i aktivno primjenjuju standarde odgovorne nabave, kao i tvrtke za poluvodiče koje su predane istraživanju i razvoju najsuvremenijih-tehnologija pohrane kao što je MRAM na bazi kobalta.
I za kupce i za proizvođače: mora se uspostaviti strategija dvostrukog kolosijeka. Jedan je jačanje kontrole nad izvorima tantala i kobalta kroz dugoročne-sporazume, izravna ulaganja i druga sredstva; Drugi je veliko ulaganje u tehnologiju recikliranja kako bi se ova dva metala učinkovito oporavila iz elektroničkog otpada i izgradili "urbani rudnici" kako bi se zaštitio rizik opskrbe primarnim mineralima.
Za programere tehnologije:istraživanje alternativnih rješenja za kondenzatore od tantala (kao što su visoko-kondenzatori na bazi polimera) i tehnologiju baterija s malo kobalta/bez kobalta i materijale za pohranu ključna je tehnološka potpora za dugoročni-razvoj AI industrije.

Ispod površine utrke u naoružanju umjetne inteligencije leži duboko natjecanje za temeljne elemente kao što su tantal i kobalt. Natjecanje za računalnu snagu počinje s kodom, a završava s atomima. Razumijevanje i kontroliranje opskrbnog lanca ovih 'nevidljivih stupova' ne odnosi se samo na troškove, već također izravno određuje brzinu i izdržljivost u eri inteligencije.