Узкое место искусственного интеллекта: тантал и кобальт

Пока мир восхищается удивительными возможностями генеративного ИИ, уже незаметно началось соревнование по поводу его физической основы. Помимо кода и алгоритмов, растущая вычислительная мощность ИИ в значительной степени зависит от двух важнейших редких металлов: тантала и кобальт. Хотя они редко появляются в центре внимания, вместе они составляют краеугольный камень инфраструктуры ИИ, начиная от стабильности оборудования и заканчивая доступом к данным.

Целевой материал из кобальта высокой чистоты

Трубка из кобальта высокой-чистоты

Кобальтовая пластина высокой чистоты

В кластерах серверов искусственного интеллекта десятки тысяч графических процессоров выполняют параллельные вычисления на сверх-высоких частотах. Текущие колебания в этом вычислительном состоянии чрезвычайно велики, а мгновенное энергопотребление просто ошеломляет. Любое небольшое колебание напряжения может привести к ошибкам в расчетах или сбою системы.
Это поле боя, где танталовые конденсаторы незаменимы.:
Сердечник высокой надежности: танталовые конденсаторы имеют беспрецедентную объемную эффективность (значение CV) и высокую стабильность. В ограниченном пространстве печатной платы он может обеспечить возможности хранения заряда, значительно превосходящие другие типы конденсаторов, гарантируя, что напряжение ядра AI-чипов остается стабильным даже при сильных колебаниях нагрузки.
Защита целостности данных: каждое обучение ИИ предполагает мгновенную обработку огромных объемов данных. Танталовые конденсаторы обеспечивают «чистую» электрическую среду для точной передачи данных внутри и снаружи чипа, быстро заряжая и разряжая его, а также фильтруя шум в схеме, что является ключом к обеспечению точных результатов вычислений.
Реальность цепочки поставок: глобальные поставки ресурсов тантала сильно сконцентрированы и им недостает эластичности. Его основные источники, такие как Демократическая Республика Конго, Руанда и другие регионы Центральной Африки, уже давно сталкиваются с проблемами геополитических и этических закупок (например, «конфликтных минералов»). Для производителей аппаратного обеспечения ИИ стабильные поставки танталовых конденсаторов напрямую эквивалентны уверенности в увеличении вычислительной мощности ИИ.
Без максимальной целостности электропитания, обеспечиваемой танталовыми конденсаторами, невозможно было бы говорить о высокой-частотной производительности лучших карт ускорения искусственного интеллекта, таких как NVIDIA H100 и AMD MI300. Это «абсолютный стабилизатор» вычислительной мощности ИИ для перехода от теории к реальности.

Роль кобальта в аппаратном обеспечении искусственного интеллекта более разнообразна и проходит через два ключевых звена: хранение данных и управление питанием.
Движок технологии хранения-нового поколения:
Традиционные центры обработки данных с искусственным интеллектом сталкиваются с проблемой «стены памяти». - Скорость передачи данных между процессорами и хранилищем серьезно ограничивает общую эффективность.
Кобальт является ключевым материалом для производства магнитной оперативной памяти (MRAM). MRAM имеет революционные функции, такие как высокая скорость (например, SRAM), высокая плотность (например, DRAM) и энергонезависимое отключение питания (например, Flash). MRAM, встроенная в кобальт, может служить физическим носителем для интегрированной архитектуры хранения и вычислений, значительно сокращая передачу данных, и специально разработана для режимов вычислений AI.
Клей для флэш-памяти 3D NAND:
Флэш-память 3D NAND, используемая для хранения больших объемов обучающих данных, превышает 300 слоев стека. Кобальт, благодаря своей превосходной проводимости и заполняющей способности, используется в качестве высокоточного материала покрытия между блоками хранения на атомном уровне, обеспечивая целостность и стабильность сигналов между слоями. Это «верный хранитель» хранилищ данных.
Энергетический краеугольный камень периферийного ИИ:
Сценарии периферийных вычислений, такие как автономные транспортные средства и устройства AIoT, неотделимы от литиевых батарей с высокой плотностью энергии. Кобальт играет ключевую роль в стабилизации структуры, повышении плотности энергии и повышении скоростных характеристик катодных материалов литий-ионных аккумуляторов, таких как NCA/NMC. Это «кровь» мобильных устройств искусственного интеллекта.
 

Важность тантала и кобальта вызвала тревогу среди участников мировой индустрии искусственного интеллекта:
Для инвесторов:им следует обратить внимание на компании, производящие электронные компоненты, которые имеют стабильное положение в цепочке поставок тантала и активно применяют стандарты ответственных закупок, а также на компании-производители полупроводников, которые стремятся исследовать и разрабатывать передовые-технологии хранения данных, такие как MRAM на основе кобальта.
И для покупателей, и для производителей: необходимо разработать двойную стратегию. Один из них — усилить контроль над добываемыми ресурсами тантала и кобальта посредством долгосрочных-соглашений, прямых инвестиций и других средств; Во-вторых, необходимо инвестировать значительные средства в технологию переработки, чтобы эффективно извлекать эти два металла из электронных отходов, и строить «городские шахты», чтобы хеджировать риск поставок первичных полезных ископаемых.
Для разработчиков технологий:изучение альтернативных решений танталовым конденсаторам (например, высокоэффективным-конденсаторам на основе полимеров) и технологиям аккумуляторов с низким содержанием кобальта/без кобальта, а также материалам для хранения данных – это ключевой технологический резервный путь для долгосрочного-развития индустрии искусственного интеллекта.

Под поверхностью гонки вооружений ИИ скрывается глубокая конкуренция за фундаментальные элементы, такие как тантал и кобальт. Соревнование за вычислительную мощность начинается с кода и заканчивается атомами. Понимание и контроль цепочки поставок этих «невидимых столпов» не только касается затрат, но и напрямую определяет скорость и выносливость в эпоху интеллекта.