ЦОДы ИИ сталкиваются с энергетическим кризисом, обращаясь к прорывной сверхпроводниковой технологии

Глобальный - Информационное агентство Эхбари

ЦОДы ИИ сталкиваются с энергетическим кризисом, обращаясь к прорывной сверхпроводниковой технологии

Безудержное расширение искусственного интеллекта (ИИ) раздвигает границы вычислительной мощности, но этот экспоненциальный рост сопряжен с серьезной проблемой: ненасытным спросом на энергию. По мере того как центры обработки данных ИИ распространяются по всему миру, они оказывают беспрецедентное давление на существующие электрические сети и традиционную инфраструктуру передачи электроэнергии. В ответ гиганты отрасли, часто называемые гиперскейлерами, такие как Amazon Web Services, Google Cloud и Microsoft Azure, активно исследуют инновационные решения для увеличения мощности и эффективности при уменьшении физического пространства. Среди наиболее перспективных направлений — внедрение технологии высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), призванной революционизировать способы доставки электроэнергии в сердце операций ИИ.

Традиционные электрические сети, хотя и надежны, по своей сути неэффективны. Управление энергетической информации США (EIA) сообщает о средних ежегодных потерях при передаче и распределении в размере 5 процентов, причем этот показатель может быть значительно выше в других регионах мира. Эта неэффективность в сочетании с огромным объемом энергии, необходимой современным центрам обработки данных ИИ — которые могут потреблять столько же электроэнергии, сколько небольшие города, — требует смены парадигмы. Медная проводка, краеугольный камень передачи электроэнергии на протяжении десятилетий, проводит ток, но не без сопротивления. Это сопротивление генерирует тепло, что приводит к потере энергии, снижению эффективности и ограничениям на количество энергии, которое может быть безопасно передано по данной линии. Эти недостатки становятся критическими узкими местами для объектов ИИ, предназначенных для размещения массивных электрических нагрузок во все более компактных пространствах.

На помощь приходят высокотемпературные сверхпроводники. Несмотря на их несколько вводящее в заблуждение название, материалы ВТСП работают при криогенных температурах, хотя и значительно более теплых, чем те, которые требуются традиционным сверхпроводникам. Основное новшество заключается в их способности проводить электричество практически без сопротивления при охлаждении, что в значительной степени устраняет потери энергии, связанные с обычными проводниками. Это фундаментальное свойство приводит к глубоким практическим преимуществам для электроснабжения. Кабели ВТСП не только значительно меньше и легче своих медных аналогов, но и передают ток без падения напряжения или выделения тепла. Эта присущая им эффективность и компактный форм-фактор делают их идеальным решением для центров обработки данных ИИ, которые постоянно борются с ограничениями пространства и проблемами теплового менеджмента.

Microsoft стала активным сторонником и инвестором в технологию ВТСП. Аластер Спирс, генеральный менеджер по глобальной инфраструктуре в Microsoft, подчеркнул потенциал в недавнем сообщении в блоге, заявив: «Поскольку сверхпроводники занимают меньше места для перемещения больших объемов энергии, они могут помочь нам создавать более чистые и компактные системы». Приверженность компании распространяется на значительные инвестиции в размере 75 миллионов долларов США в Veir, ведущего разработчика сверхпроводниковых энергетических технологий. Проводники Veir используют ленту ВТСП, обычно основанную на классе материалов, известных как редкоземельный бариево-медный оксид (REBCO) – керамический сверхпроводящий слой, нанесенный в виде тонкой пленки на металлическую подложку, а затем преобразованный в прочный проводник, который может быть собран в силовые кабели. Тим Хайдель, генеральный директор и соучредитель Veir, объясняет: «Ключевое отличие от меди или алюминия заключается в том, что при рабочей температуре сверхпроводящий слой передает ток практически без электрического сопротивления, обеспечивая очень высокую плотность тока в гораздо более компактном форм-факторе».

Хотя кабели ВТСП по-прежнему требуют криогенного охлаждения, Veir разработала практичное решение: замкнутую систему жидкого азота. Жидкий азот циркулирует по всей длине кабеля, повторно охлаждается на дальнем конце и рециркулирует, поддерживая необходимую низкую рабочую температуру. Хайдель подчеркивает практичность этого подхода: «Жидкий азот — это обильный, недорогой, безопасный материал, используемый во многих критически важных коммерческих и промышленных применениях в огромных масштабах. Мы используем опыт и стандарты работы с жидким азотом, проверенные в других отраслях, для разработки стабильных решений для центров обработки данных, предназначенных для непрерывной работы, с мониторингом и элементами управления, которые соответствуют ожиданиям критически важной инфраструктуры, а не лабораторным условиям». Хайдель также отдает предпочтение внешним системам охлаждения, чтобы минимизировать внутреннюю площадь и эксплуатационную сложность внутри самого центра обработки данных.

Интеграция редкоземельных материалов, сложных охлаждающих контуров и криогенных систем действительно приводит к значительным затратам, а это означает, что ВТСП вряд ли заменят медь в большинстве повседневных применений. Однако их экономическая целесообразность проявляется в нишевых, высокоценных сценариях, где традиционная подача электроэнергии сильно ограничена пространством, весом, падением напряжения и теплом. «В таких случаях ценность проявляется на системном уровне: меньшие размеры, сниженные резистивные потери и большая гибкость в маршрутизации электроэнергии», — отмечает Хайдель. Для гиперскейлеров, строящих центры обработки данных ИИ, первоначальные инвестиции в разработку и развертывание ВТСП могут быть компенсированы долгосрочными выгодами в эффективности, снижением эксплуатационных расходов и возможностью предоставлять передовые услуги ИИ более широко и надежно.

Созревание производства ВТСП, особенно в производстве ленты, также способствует повышению экономической эффективности и доступности поставок. Хусам Алисса, директор по системным технологиям Microsoft, подтверждает: «В настоящее время мы сосредоточены на проверке и снижении рисков этой технологии с нашими партнерами, уделяя особое внимание проектированию и интеграции систем». Центры обработки данных ИИ с их экстремальными требованиями к мощности и стратегической важностью оказываются идеальным испытательным полигоном для этой преобразующей технологии. Поскольку мир все больше полагается на ИИ, эффективная и компактная подача электроэнергии, обещанная высокотемпературными сверхпроводниками, может стать ключом к раскрытию всего его потенциала, обеспечивая соответствие инфраструктуры темпам инноваций.

Информационное агентство Эхбари