Таємний інгредієнт, який тримає ШІ в руху: наука про передові матеріали

Ключові моменти

• Спеціалізовані матеріали, включаючи перфтороеластомери (теплостійкі ущільнення всередині машин для виробництва чіпів) та теплопередавальні рідини, встановлюють жорсткі фізичні обмеження на те, наскільки потужними можуть стати чіпи ШІ.
• Бельгійська хімічна компанія Syensqo розробила перфтороеластомер нового покоління без фторповерхневих активних речовин — класу довготривалих хімічних сполук, які важко розкладаються в навколишньому середовищі.
• Syensqo використовує Microsoft Discovery, платформу дослідження з допомогою ШІ, для виявлення кандидатів на нові охолоджувальні рідини швидше, ніж дозволяють традиційні лабораторні методи.
• Методи охолодження, позичені з інженерії електромобілів, адаптуються для високощільних серверних стійок ШІ, які виробляють інтенсивне тепло на невеликій площі.
• Нові матеріали повинні пройти роки кваліфікаційних випробувань, перш ніж виробники чіпів їх прийматимуть, тому продуктивність та надійність мають пріоритет над усім іншим.

Щоразу, коли запускається нова модель ШІ, розмова звертається до алгоритмів, даних і мільярдів, витрачених на нові чіпи. Рідко розмова переходить на ущільнення всередині машин, які друкують ці чіпи, або рідини, які запобігають їх перегріванню. Це лак, на який варто звернути увагу.

Виробництво сучасного напівпровідникового чіпа потребує тисяч ретельно контрольованих етапів. Крихітні коливання температури або хімічно нестабільні матеріали створюють мікроскопічні дефекти, зменшуючи кількість робочих чіпів на пластині та підвищуючи витрати. Оскільки кожне нове покоління чіпів розміщує більше транзисторів, ці допуски стають ще жорсткішими.

Перфтороеластомери — один із прикладів того, де наука про матеріали знаходиться на передовій цієї проблеми. Ці щільні гнучкі ущільнення утримують реактивні гази та плазму всередині обладнання для виробництва мікросхем. Вони повинні витримувати умови, які знищили б більшість промислових матеріалів. Syensqo, компанія спеціалізованої хімії, виділена з Solvay у 2023 році, тепер виробляє версію цих ущільнень, використовуючи виробничий процес, який уникає фторповерхневих активних речовин. Компанія стверджує, що новий матеріал працює краще і виробляється більш відповідально, не змушуючи виробників чіпів вибирати між цими двома.

Чи це впливає на звичайних користувачів ШІ?

Так, непрямо, але конкретно. Коли матеріали виходять з ладу або не відповідають очікуванням, вихід чіпів падає, витрати на обладнання зростають, і ціна на запуск сервісів ШІ піднімається разом з ними. Кращі матеріали означають більш надійні чіпи, доступніші хмарні обчислення та інструменти ШІ, які охоплюють більше людей.

Тиск приходиться не тільки на виробничу площадку. Центри обробки даних, які запускають великі робочі навантаження ШІ, тепер розміщують обладнання для обчислень настільки щільно, що традиційне повітряне охолодження не встигає. Системи живлення з вищою напругою стають стандартом, і це створює новий набір проблем із матеріалами щодо електричної ізоляції та управління теплом.

Syensqo говорить, що черпає натхнення з роботи, яку вона вже виконала для електромобілів, щоб розв'язати це. Системи охолоджувальної рідини, розроблені для батарей електромобілів, мають достатньо спільної інженерної ДНК з рідинно-охолоджуваними серверними стійками ШІ, що знання передаються між ними, скорочуючи час розробки.

Потім виникає питання про те, як взагалі відкриваються нові матеріали. Традиційно хіміки висунули б гіпотезу, синтезували б сполуку, тестували б її та повторювали б це, цикл, який займає місяці на кожного кандидата. Syensqo тепер використовує Microsoft Discovery, платформу дослідження з допомогою ШІ, для раннього скринування молекулярних кандидатів на нові теплопередавальні рідини. ШІ не замінює хіміків. Він звужує поле, щоб вони витрачали лабораторний час на найперспективніші варіанти, а не на довгі ставки.

Ніщо з цього не рухається швидко. Матеріал, виявлений у лабораторії сьогодні, може займати кілька років для кваліфікації до використання в комерційному обладнанні для виробництва чіпів. Виробники змінюють матеріали тільки коли новий справді вирішує проблему.

Цей матеріал спочатку з'явився як спонсорський контент, опублікований MIT Technology Review. Цей контекст важливий: це компанія, яка обстоює свою позицію, а не незалежний аналіз. Однак описані інженерні принципи відображають реальні обмеження, які формують те, що апаратне забезпечення ШІ може і не може робити.