عنوان الخبر باللغة العربية: "احتياجات مراكز البيانات تتغير كل ثلاثة أشهر، وأشباه الموصلات القوية تصبح جوهرية في نظام التزويد بالطاقة وتوزيعها"

تحليل عميق: "ثورة الطاقة" وموجة ارتفاع أسعار الرقائق وراء الزيادة الهائلة في قوة الحوسبة الذكية

مرحبًا بكم، أنا مراسل مالي واقتصادي. هناك نقاش حاليًا مثير في عالم التكنولوجيا يُعرف باسم "نظرية تباطؤ الذكاء الاصطناعي". ببساطة، الكثيرون قلقون من أن تطور الذكاء الاصطناعي يتم بسرعة كبيرة جدًا، ويتساءلون إذا كان من الممكن أن يتوقف فجأة. هذا القلق أدى بالفعل إلى تقلبات في أسعار أسهم أشباه الموصلات في البورصة الأمريكية في منتصف سبتمبر.

لكن إذا نظرتم عن كثب إلى الأحداث الأخيرة، ستجدون منطقًا أكثر جوهرية: الذكاء الاصطناعي لم يتوقف، بل بسبب استهلاكه الكبير للطاقة، يُحدث تغييرًا جذريًا يمتد من شبكات الكهرباء إلى داخل الخوادم. البطل في هذا التغيير ليس وحدات المعالجة المركزية (CPU) أو وحدات معالجة الرسوميات (GPU) المعروفة، بل أشباه الموصلات المسؤولة عن توصيل وتحويل الطاقة.

اليوم، سنشرح هذا الخبر بلغة بسيطة لنرى ما هي الفرص والمخاطر المخفية وراءه.

---

أولاً: الطلب ليس نتيجة التخمين، بل نتيجة الضغط: قلق شركات السحابة

أولاً، يجب أن نفهم السياق: هل لا تزال مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي قيد الإنشاء؟ الإجابة نعم، وبشكل أسرع مما كنا نتوقع.

ذكرت الأخبار أن بان داوي، الرئيس الإقليمي لشركة إنفينيون في الصين، قال جملة مهمة: "الطلب الذي طلبه العملاء قبل ثلاثة أشهر كان رقمًا معينًا، وبعد ثلاثة أشهر أصبح رقمًا آخر". ماذا يعني ذلك؟ يعني أن الطلب ليس ثابتًا، بل ينمو بشكل ديناميكي.

في السابق، كنا نعتقد أنه بمجرد شراء الخوادم وتوصيلها بالكهرباء يمكن استخدامها، لكن الأمور تغيرت الآن. بالنسبة لعمالقة خدمات السحابة مثل أمازون ومايكروسوفت وجوجل، أكبر عائق أمامهم ليس عدم توافر الرقائق، بل القدرة القصوى على البناء المادي.

لنأخذ مثالًا: تخيل أنك تريد فتح مطعم حساء ساخن شهير، لديك المكونات (الرقائق) الكافية والطهاة (المهندسون) موجودون، لكن سرعة تجهيز المطعم (غرفة الخوادم) غير كافية، أو إجراءات توصيل الكهرباء بطيئة. في هذه الحالة، من يستطيع توصيل الكهرباء بشكل مستقر وفعال في وقت قصير سيكون له السيطرة. لذلك، على الرغم من قلق الجميع بشأن فقاعة الذكاء الاصطناعي، فإن بناء البنية التحتية، بسبب التكاليف الكبيرة (المصانع والمعدات)، يصعب التوقف عنه بمجرد بدءه، وبدلاً من ذلك، يؤدي الطلب المتزايد إلى توتر أكبر في سلسلة التوريد.

ثانيًا: لماذا نحتاج فجأة إلى استخدام "كهرباء مباشرة بجهد 800 فولت"؟ لأن النظام التقليدي لا يستطيع التحمل

هذا هو المنطق التقني الأساسي في الخبر. في السابق، كانت أجهزة الكمبيوتر والخوادم تعمل بكهرباء متناوبة منخفضة الجهد (AC). لكن رقائق الذكاء الاصطناعي (مثل وحدات معالجة الرسوميات من نيفيديا) تستهلك الكثير من الطاقة:

• في الماضي: كانت وحدة معالجة الرسوميات تستهلك بضع مئات من الواطات، وكان جهد الكهرباء في خزانة الخوادم يصل إلى 100 كيلوواط كحد أقصى.
• الآن: تصل استهلاك وحدة معالجة الرسوميات الواحدة إلى 2000 واط أو حتى 4000 واط، وقد يصل في المستقبل إلى 10 كيلوواطات. كثافة الطاقة في الخزانة بأكملها تصل إلى 200 كيلوواط أو 500 كيلوواط، وقد تصل الجيل القادم إلى 1 ميغاواط (1000 كيلوواط).

هذا يتعارض مع قدرات النظام التقليدي لتوصيل الكهرباء. الكهرباء المتناوبة التقليدية ذات كفاءة منخفضة، والأسلاك السميكة والثقيلة تجعل التبريد أكثر صعوبة. إذا استمرينا في استخدام الطرق القديمة، فإن غرف الخوادم ستصبح مثل "مواقد ضخمة"، وتكاليف الكهرباء ستكون باهظة للغاية.

لذلك، دعت نيفيديا إلى استخدام كهرباء مباشرة بجهد 800 فولت (HVDC).

لماذا نستخدم الكهرباء المباشرة؟ لأنها تتطلب تحويلات أقل وتكون أقل كفاءة في الخسائر، تمامًا مثل السفر بالقطار السريع من بكين إلى شنغهاي مباشرة بدلاً من التحويل ثلاث مرات، مما يوفر الوقت والطاقة. هذا يمكن أن يزيد من القوة الحاسوبية المنتجة لكل وحدة كهرباء، ويبسط أيضًا هيكل غرف الخوادم. هذا ليس مجرد ترقية تقنية، بل يهدف أيضًا إلى توفير المال وزيادة الكفاءة.

ثالثًا: دخول محولات الحالة الصلبة (SST): هل هي نهاية المحولات التقليدية؟

بما أن طريقة توصيل الكهرباء تغيرت، فإن الأجهزة المسؤولة عن تحويل الجهد يجب أن تتغير أيضًا.

المحولات التقليدية، التي ربما رأيتموها في المجمعات السكنية، تعمل على مبدأ التحفيز الكهرومغناطيسي وتحتوي على أسلاك نحاسية وقلب حديدي. لها عيب: حجمها كبير وكفاءتها منخفضة نسبيًا، ولا تناسب معالجة الكهرباء المباشرة عالية الجهد.

الآن، أصبحت محولات الحالة الصلبة (SST) شائعة. يمكن اعتبارها نسخة إلكترونية من المحولات التقليدية. لا تستخدم أسلاكًا، بل أشباه الموصلات عالية الكفاءة (يمكن اعتبارها مفاتيح إلكترونية فائقة الكفاءة) لتحويل الجهد.

• المحولات التقليدية: مثل المضخات القديمة التي تعمل بالدوران الميكانيكي ولها خسائر بسبب الاحتكاك.
• محولات الحالة الصلبة: مثل صمامات المياه الذكية التي تتحكم في تدفق الماء بدقة عبر إشارات إلكترونية، حجمها صغير وكفاءتها عالية واستجابتها سريعة.

ذكرت الأخبار أن إنفينيون تعمل بالفعل على تطوير محولات حالة صلبة بقدرات 20 كيلوواط و30 كيلوواط، وبدأت العديد من شركات السحابة في تجربتها. هذا يعني أن شركات تصنيع المعدات الكهربائية التقليدية قد تواجه تحديات تقنية، بينما تستفيد الشركات التي تمتلك التقنيات الأساسية لأشباه الموصلات من فرص جديدة.

رابعًا: أصبحت أشباه الموصلات من الجيل الثالث (كربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم) ضرورية

هنا يجب أن نتعرف على مصطلحين: كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN). هذه ما يُعرف بـ "أشباه الموصلات من الجيل الثالث".

لماذا أصبحت مهمة فجأة؟ لأن السيليكون التقليدي (المستخدم في وحدات المعالجة المركزية للهواتف المحمولة) ليس فعالًا بما فيه الكفاية تحت الضغوط العالية والترددات العالية ودرجات الحرارة العالية:

• سيناريو أول: في بنية الكهرباء المباشرة بجهد 800 فولت، هناك حاجة إلى تحويل كفاءة عالي للطاقة، وأشباه الموصلات من كربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم أكثر كفاءة وتولد حرارة أقل.
• سيناريو ثاني: وحدات الطاقة داخل الخوادم (PSU) أيضًا تتطور. تظهر خرائط إنفينيون أنه عندما تتجاوز قدرة وحدة الطاقة الواحدة 30 كيلوواط، يجب استخدام كربيد السيليكون ونيتريد الغاليوم، لأن السيليكون التقليدي لم يعد كافيًا.

هذا مثل محركات السيارات؛ في السابق كانت محركات البنزين كافية، لكن لبناء سيارات رياضية فائقة (خوادم الذكاء الاصطناعي)، نحتاج إلى أنظمة هجينة أو كهربائية أكثر كفاءة (كربيد السيليكون/نيتريد الغاليوم).

لذلك، أشباه الموصلات عالية الكفاءة لم تعد مجرد دور ثانوي، بل هي العنصر الأساسي لتطبيق مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي بشكل فعال. بدون هذه المفاتيح الإلكترونية عالية الكفاءة، لا يمكن تحقيق بنية الكهرباء المباشرة بجهد 800 فول