اليوم، يتصاعد سباق قوة حوسبة الذكاء الاصطناعي. بدءًا من نموذج التدريب على نموذج المعلمة تريليون- في ChatGPT وحتى صفوف مجموعات الحوسبة التي تعمل ليلًا ونهارًا في مراكز البيانات، غالبًا ما نندهش من إنجازات الذكاء الاصطناعي لكونه "أسرع وأقوى"، مع تجاهل مشكلة قاتلة: مع تضاعف قوة الحوسبة، يتضاعف أيضًا استهلاك الطاقة والحرارة.
لقد تجاوزت الرقائق التقليدية المعتمدة على السيليكون-حدودها المادية منذ فترة طويلة ولا يمكنها ببساطة التعامل مع الطلب الكبير الذي يتطلبه الذكاء الاصطناعي على الطاقة الحاسوبية. يعمل كربيد السيليكون (SiC)-وهو مادة أساسية من -أشباه الموصلات من الجيل الثالث-على فك "العقدة المحكمة" للذكاء الاصطناعي بهدوء والتي تتمثل في قوة الحوسبة العالية، والاستهلاك العالي للطاقة، وتبديد الحرارة، ليصبح "البطل المجهول" الذي يدعم التقدم السريع في صناعة الذكاء الاصطناعي.
يضع الذكاء الاصطناعي متطلبات صارمة للغاية على المواد: تبديد الحرارة بسرعة، واستهلاك منخفض للطاقة، وصغر الحجم، ومقاومة درجات الحرارة العالية. يعتبر كربيد السيليكون عمليا "مادة أحلام" مصممة خصيصًا للذكاء الاصطناعي.
تبديد الحرارة ممتاز
تبلغ الموصلية الحرارية لـ SiC حوالي ثلاثة أضعاف الموصلية الحرارية للسيليكون. وفي ظل نفس ظروف تبديد الحرارة، فإنه يتخلص من الحرارة بشكل أسرع بكثير، مما يؤدي إلى أداء تبريد متميز. ونتيجة لذلك، يمكن لأجهزة SiC أن تعمل بثبات عند درجات حرارة محيطة أعلى، نظريًا حتى درجة حرارة الوصلة التي تصل إلى 175 درجة. ولا يؤدي هذا إلى تحسين موثوقية الجهاز واستقراره فحسب، بل يقلل أيضًا من الاعتماد على أنظمة التبريد، مما يقلل من تكلفة النظام وحجمه. في تطبيقات الطاقة العالية، الحرارة هي "العدو الأول". تعمل SiC على إزالة الكمية الكبيرة من الحرارة الناتجة عن شرائح الذكاء الاصطناعي أثناء التشغيل بسرعة، مما يمنع ارتفاع درجة الحرارة أو الاختناق أو التلف-ويحل "صعوبة تبديد الحرارة" الأساسية في مراكز البيانات.
استهلاك منخفض للغاية للطاقة
أثناء إيقاف التشغيل، لا تحتوي أجهزة SiC على ذيل تيار، مما يؤدي إلى انخفاض خسائر التبديل. علاوة على ذلك، يمكن أن يصل تردد التحويل العملي الخاص بها إلى ما يصل إلى عشرة أضعاف تردد الأجهزة المصنوعة من السيليكون، مما يتيح استجابة أسرع للنظام ودقة تحكم أعلى-مما يوفر مزايا كبيرة في التطبيقات عالية التردد. يؤدي هذا إلى تحسين كفاءة أنظمة إمداد الطاقة بالذكاء الاصطناعي بشكل كبير، مما يساعد مراكز البيانات على تقليل تكاليف الكهرباء والمواءمة مع أهداف "الكربون المزدوج".
حجم صغير
تبلغ قوة المجال الكهربائي للانهيار في SiC عشرة أضعاف قوة السيليكون. كما أن تردد التشغيل الأعلى يقلل بشكل كبير من حجم المكونات المغناطيسية مثل المحولات والمحاثات في الدوائر، مما يساعد إلكترونيات الطاقة على أن تصبح أصغر حجمًا وأخف وزنًا. يتناسب هذا تمامًا مع التكديس عالي الكثافة لرقائق الذكاء الاصطناعي والمتطلبات "الصغيرة والمحمولة" لأجهزة الذكاء الاصطناعي المتطورة.
استقرار ممتاز
يتمتع كربيد السيليكون بثبات حراري عالي للغاية ويمكن أن يعمل بشكل موثوق لفترات طويلة عند درجات حرارة أعلى من 200 درجة أو أعلى. إنه يعمل بثبات في البيئات القاسية مثل مراكز البيانات والبيئات الصناعية، مما يقلل من أعطال المعدات.