Дата-центры для ИИ сталкиваются с острым дефицитом электроэнергии и ограничениями традиционных медных кабельных электрораспределительных систем. Поскольку рост мощностей генерации связан с длительными временными интервалами, остаётся уповать на снижение потерь энергии при доставке и распределении в зданиях ЦОД. Для снижения потерь можно сделать только одно — использовать сверхпроводимость, хотя это совсем непросто. Но иного выхода нет.
Намотка силового сверхпроводящего кабеля из лент REBCO. Источник изображения: Microsoft
Сверхпроводимость, помимо снижения потерь на сопротивление току, позволит создавать более компактные энергораспределительные контуры, а площадь, занимаемая кабельным хозяйством, трансформаторами и прочим оборудованием, может быть не меньше самих вычислительных залов ЦОД. Как считают в США, при доставке электричества к месту потребления теряется не менее 5 % выработанной электроэнергии, что в масштабах страны составляет огромную величину.
Обычные медные провода нагреваются, требуют крупных подстанций и занимают много места, что также затрудняет масштабирование инфраструктуры под нужды быстро растущего объёма задач в сфере искусственного интеллекта. Тем самым выходом может стать использование высокотемпературных сверхпроводников (HTS) вместо меди. Эти материалы (в основном на основе REBCO — редкоземельного барий-медного оксида) при охлаждении жидким азотом (примерно −196 °C) полностью теряют электрическое сопротивление. Это позволяет передавать огромную мощность практически с нулевыми потерями в компактном формате и без падения напряжения.
Охлаждение реализуется в замкнутой системе с рециркуляцией азота, что делает технологию относительно безопасной и применимой в промышленных масштабах. Например, в это направление активно инвестирует компания Microsoft, вложив $75 млн в компанию Veir, которая разрабатывает HTS-кабели. Уже созданы прототипы стоек с питанием по сверхпроводящим кабелям. Эта технология даёт несколько ключевых преимуществ: резкое снижение энергопотерь, уменьшение необходимой площади для энергосистем, повышение устойчивости сетей и меньшее воздействие на окружающие территории.
При этом, безусловно, остаются барьеры — высокая начальная стоимость материалов и криогенных систем, необходимость точной инженерной интеграции и другие неизбежные сложности, которые обычно сопровождают новые технологии. Поэтому в перспективе HTS-кабели вряд ли полностью заменят медь во всех случаях, но для энергоёмких ИИ-вычислений и дата-центров сверхпроводимость может стать ощутимым выигрышем, когда ограничения по пространству и мощности оказываются наиболее критичными.
С ростом производства лент REBCO и отработкой стандартов развёртывания подобных решений цена вопроса, очевидно, будет снижаться. Эксперты Microsoft и Veir считают, что сверхпроводники позволят создавать более эффективные, компактные и экологичные системы питания, помогая отрасли справиться с экспоненциальным ростом потребления энергии в эпоху ИИ.