Úzké místo AI: Tantal a kobalt

Zatímco svět žasne nad úžasnými schopnostmi generativní umělé inteligence, soutěž o její fyzický základ již v tichosti začala. Kromě kódu a algoritmů spoléhá rostoucí výpočetní výkon umělé inteligence do značné míry na dvou základních vzácných kovech: tantalu a kobalt. Ačkoli se zřídka objevují v centru pozornosti, společně tvoří základní kámen infrastruktury AI od stability hardwaru po přístup k datům.

Vysoce čistý kobaltový terčový materiál

Kobaltová trubice s vysokou-čistotou

Kobaltová deska vysoké čistoty

V serverových clusterech s umělou inteligencí provádějí desítky tisíc GPU paralelní výpočty na ultra-vysokých frekvencích. Kolísání proudu v tomto výpočetním stavu je extrémně velké a okamžitá spotřeba energie je ohromující. Jakékoli malé kolísání napětí může vést k chybám ve výpočtu nebo selhání systému.
Toto je bojiště, kde jsou tantalové kondenzátory nenahraditelné:
Vysoce spolehlivé jádro: Tantalové kondenzátory mají bezkonkurenční objemovou účinnost (hodnota CV) a vysokou stabilitu. V omezeném prostoru PCB může poskytnout možnosti ukládání náboje daleko za hranice jiných typů kondenzátorů, což zajišťuje, že napětí jádra čipů AI zůstane stabilní i při velkých výkyvech zatížení.
Strážce integrity dat: Každé školení AI zahrnuje okamžitou propustnost obrovského množství dat. Tantalové kondenzátory poskytují „čisté“ elektrické prostředí pro přesný přenos dat uvnitř i vně čipu rychlým nabíjením a vybíjením a odfiltrováním šumu v obvodu, což je klíčem k zajištění přesných výsledků výpočtů.
Realita dodavatelského řetězce: Globální zásoba tantalových zdrojů je vysoce koncentrovaná a postrádá pružnost. Jeho hlavní zdroje, jako je Demokratická republika Kongo, Rwanda a další středoafrické regiony, dlouhodobě čelí výzvám v geopolitickém a etickém zadávání zakázek (jako jsou „konfliktní nerosty“). Pro výrobce hardwaru AI je stabilní nabídka tantalových kondenzátorů přímo ekvivalentní jistotě rozšíření výpočetního výkonu AI.
Bez maximální integrity napájení, kterou přinášejí tantalové kondenzátory, by o vysoko-vysokém výkonu špičkových akceleračních karet AI, jako jsou NVIDIA H100 a AMD MI300, nebylo možné mluvit. Je to "ultimátní stabilizátor" pro výpočetní sílu AI, aby se posunul od teorie k realitě.

Role kobaltu v hardwaru umělé inteligence je rozmanitější a probíhá prostřednictvím dvou klíčových vazeb: ukládání dat a řízení spotřeby.
Motor technologie úložiště nové{0}}generace:
Tradiční datová centra AI čelí výzvě „paměťové zdi“ - rychlost přenosu dat mezi procesory a úložištěm výrazně omezuje celkovou efektivitu.
Kobalt je klíčovým materiálem pro výrobu magnetických pamětí s náhodným přístupem (MRAM). MRAM má rušivé funkce, jako je vysoká rychlost (například SRAM), vysoká hustota (například DRAM) a energeticky nezávislé vypnutí (například Flash). MRAM s vloženým kobaltem může sloužit jako fyzický nosič pro integrovanou architekturu úložiště a výpočetní techniky, výrazně snižuje přenos dat a je speciálně navržena pro výpočetní režimy AI.
Lepidlo pro 3D NAND Flash paměti:
3D NAND flash paměť používaná pro ukládání masivních tréninkových dat přesáhla 300 vrstev. Kobalt se díky své vynikající vodivosti a plnicí schopnosti používá jako vysoce přesný-potahový materiál mezi úložnými jednotkami v atomovém měřítku, který zajišťuje integritu a stabilitu signálů mezi vrstvami. Je to „věrný strážce“ datových skladů.
Energetický základní kámen edge AI:
Scénáře okrajových výpočtů, jako jsou autonomní vozidla a zařízení AIoT, jsou neoddělitelné od lithiových baterií s vysokou hustotou energie. Kobalt hraje klíčovou roli při stabilizaci struktury, zlepšování hustoty energie a zvyšování rychlosti v katodových materiálech lithium-iontových baterií, jako je NCA/NMC. Je to „krev“ mobilních zařízení AI.
 

Význam tantalu a kobaltu bije na poplach pro účastníky globálního průmyslu umělé inteligence:
Pro investory:měli by věnovat pozornost společnostem s elektronickými součástkami, které mají stabilní rozložení v dodavatelském řetězci tantalu a aktivně uplatňují standardy odpovědného nákupu, a také polovodičovým společnostem, které se zavázaly zkoumat a vyvíjet špičkové-technologie úložiště, jako je MRAM na bázi kobaltu.
Jak pro kupující, tak pro výrobce: musí být vytvořena strategie dvou stop. Jedním z nich je posílit kontrolu nad zdroji tantalu a kobaltu prostřednictvím dlouhodobých smluv, přímých investic a dalších prostředků; Druhým je velké investování do recyklačních technologií k efektivnímu získávání těchto dvou kovů z elektronického odpadu a budování „městských dolů“, aby se zajistilo riziko dodávek primárních nerostů.
Pro vývojáře technologií:zkoumání alternativních řešení k tantalovým kondenzátorům (jako jsou vysoce{0}}výkonné kondenzátory na bázi polymeru) a technologii baterií a úložných materiálů s nízkým obsahem kobaltu/bezkobaltu je klíčovou technologickou záložní cestou pro dlouhodobý-vývoj odvětví umělé inteligence.

Pod povrchem závodu ve zbrojení umělé inteligence se skrývá hluboká soutěž o základní prvky, jako je tantal a kobalt. Soutěž o výpočetní výkon začíná kódem a končí atomy. Pochopení a kontrola dodavatelského řetězce těchto „neviditelných pilířů“ se netýká pouze nákladů, ale také přímo určuje rychlost a výdrž v éře inteligence.