מיקרוסופט חושפת טכנולוגיה שתחסוך מיליארדים ותשנה את עתיד הבינה המלאכותית

מיקרוסופט Microsoft Corp 1.58%  חושפת טכנולוגיית קירור חדשנית שעשויה לפתור את אחת הבעיות המרכזיות ביותר של תעשיית הבינה המלאכותית: הצריכה האנרגטית האדירה של מרכזי הנתונים. החברה מפתחת מערכת שמזרימה נוזלים ישירות דרך תעלות זעירות שחרוטות בתוך השבבים עצמם. זאת לעומת השיטה המקובלת היום, שבה מערכות קירור ענקיות מנסות לשלוט על הטמפרטורה מבחוץ. התוצאה היא בזבוז אנרגטי עצום ויעילות נמוכה, בדיוק מה שהתעשייה כבר לא יכולה להרשות לעצמה.

הטכנולוגיה הזאת, הנקראת מיקרופלואידיקה, כבר נבדקת במערכות אבטיפוס במעבדות של החברה ברדמונד, וושינגטון. הבדיקות נעשות על שבבי שרתים אמיתיים שמפעילים את יישומי Office בענן ועל כרטיסי גרפיקה מתקדמים שמעבדים משימות בינה מלאכותית כבדות. המטרה היא להוכיח שהטכנולוגיה עובדת לא רק במעבדה אלא גם בתנאי עבודה אמיתיים, עם עומסי חישוב אינטנסיביים שמייצרים חום משמעותי. הניסויים כוללים בדיקות סיבולת ארוכות טווח ומדידות דיוק של צריכת האנרגיה לעומת מערכות הקירור הקונבנציונליות.

קירור ישירות בשבב עצמו

החידוש המרכזי כאמור הוא שהנוזל הקר מגיע ישירות לשבב עצמו, דרך רשת של תעלות זעירות שחקוקות בטכנולוגיית חריטה מתקדמת. זה מאפשר להשתמש בנוזל בטמפרטורה גבוהה יחסית של עד 70 מעלות צלזיוס ועדיין לקבל קירור יעיל במיוחד.

למי שלא מבין למה זה משנה: ככל שהפער בטמפרטורה בין הנוזל הקר לשבב הרותח קטן יותר, כך מערכת הקירור צורכת פחות אנרגיה על משאבות, מאווררים וקומפרסורים. המערכת הקונבנציונלית דורשת נוזל בטמפרטורה של 20-30 מעלות כדי להיות יעילה, מה שיוצר פער עצום ודורש השקעת אנרגיה אדירה לשמירה על הטמפרטורה הנמוכה.

• טריליונים למרכזי הנתונים: מירוץ ה-AI עובר לבטון וחשמל
• מיקרוסופט חותמת על העסקה הגדולה בתולדותיה והרשת החברתית נחסמת בארה"ב
• המלצת המערכת: כל הכותרות 24/7

חוסאם אליסא, שאחראי בחברה על טכנולוגיות מערכות ומוביל את הפרויקט הזה, הציג את הטכנולוגיה השבוע במטה החברה בוושינגטון בפני מהנדסים ועיתונאים. לפי הבדיקות המקיפות שלהם, שנמשכות כבר חודשים, השיטה החדשה מציגה שיפורים משמעותיים על פני הגישות המסורתיות בכל הפרמטרים הקריטיים. הם אפילו הדגימו את זה מתחת למיקרוסקופ כדי להראות איך הנוזל זורם דרך התעלות הזעירות בלי לפגוע ברכיבים הרגישים של השבב. המדידות מראות חיסכון של עד 30% בצריכת האנרגיה לקירור, שזה משמעותי במיוחד כשמדברים על מרכזי נתונים שצורכים מגה וואטים.

מחשבים קטנים עם כוח גדול

היתרון הכי מעניין מהפרספקטיבה הטכנולוגית הוא שהקירור הישיר הזה מאפשר לחברה לפתח שבבים חזקים יותר על ידי הערמתם אחד על השני במבנים תלת-ממדיים מורכבים. כשהקירור יעיל יותר ומדויק יותר, אפשר לצפף יותר כוח חישובי במקום קטן יותר בלי לדאוג שהשבבים ישרפו או יתקלקלו. זה פותח אפשרויות של אריזה צפופה של טרנזיסטורים ויחידות עיבוד שלא היו אפשריות עד עכשיו. מיקרוסופט כבר בודקת שבבים בני שלוש שכבות שנותנים פי 3 יותר כוח חישובי מאשר שבב רגיל בעובי דומה. עד עכשיו זה לא היה אפשרי כי השכבות העליונות היו נשרפות מהחום, אבל הטכנולוגיה החדשה פותרת את הבעיה. זה אומר שמיקרוסופט יכולה לבנות מחשבים קטנים בהרבה שעדיין חזקים כמו המחשבים הגדולים של היום.

רני בורקר, סמנכ"לית מערכות החומרה ותשתיות ב-Azure, חטיבת הענן של מיקרוסופט, מסבירה למה זה קריטי לעסקי החברה: "כשאתה פועל בסדר גודל כזה, יעילות היא הכל. כל אחוז של שיפור מתרגם למיליוני דולרים בחיסכון שנתי". השנה האחרונה החברה הוסיפה יותר מ-2 גיגה וואט של קיבולת חדשה למרכזי הנתונים שלה ברחבי העולם, והיא צופה להוסיף עוד 3 גיגה וואט בשנה הבאה. כל שיפור ביעילות האנרגטית פירושו שהחברה תוכל להשקיע את הכסף במחשוב נוסף במקום בחשמל.

• CSG עושה היסטוריה באמסטרדם: זינוק של 28% במניית
• אריקסון - דוחות חזקים מהצפי; מיישמת תוכנית לרכישת מניות
• תוכן שיווקי שוק הסקנדרי בישראל: הציבור יכול כעת להשקיע ב-SpaceX של אילון מאסק
• מדברת ועושה - תרמה 26.3 מיליארד דולר בשנים האחרונות

בנוסף לכל זה, הטכנולוגיה החדשה מאפשרת למיקרוסופט להעלות בכוונה את הטמפרטורה של השבבים כדי לסחוט מהם ביצועים טובים יותר באופן זמני. זה נקרא אוברקלוקינג, וזה שימושי במיוחד כשיש עומסי שיא פתאומיים שדורשים כוח חישובי נוסף לזמן קצר. במקום לשמור מאות שבבים במצב המתנה "למקרה ש", החברה יכולה לנצל את הקיבולת הקיימת בצורה חכמה יותר. זה דורש מערכת ניטור מתקדמת שעוקבת אחרי הטמפרטורה בזמן אמת ומתאימה את הקירור לפי הצורך, אבל התוצאה היא ניצולת גבוהה בהרבה של המשאבים הקיימים.

 קריאה חשובה: מה מאיים על מהפכת ה-AI?

קריאה מעניינת: בכמה יעלה חשבון החשמל שלנו בגלל ChatGPT?

מיקרוסופט לא עוצרת בקירור

 החברה מרחיבה שימוש בסיבי תקשורת מסוג hollow-core, שבניגוד לסיבים אופטיים רגילים שמשתמשים בליבת זכוכית כדי להעביר אור, הטכנולוגיה החדשה משתמשת באוויר במרכז הסיב. המבנה הזה מפחית אובדן אות ומשפר את הקצב על פני מרחקים גדולים. המעבר לטכנולוגיה הזאת מאפשר למיקרוסופט לחבר בין מרכזי הנתונים שלה במהירויות שלא היו אפשריות עד עכשיו.

החברה משתפת פעולה עם שני ספקים מובילים בתחום: קורנינג, הענקית האמריקנית שמייצרת זכוכית מתקדמת, והרוס קובנטיקס, חברת חומרים מתמחה מגרמניה. השותפות הזאת אמורה להגדיל משמעותית את הייצור של החומר הזה ולהפוך אותו לזמין מסחרית בכמויות שנדרשות למרכזי נתונים ענקיים. זה חלק מהאסטרטגיה הרחבה של מיקרוסופט לפתח חומרה מותאמת אישית למרכזי הנתונים שלה, במקום להסתמך על פתרונות גנריים שנועדו לקהל רחב. החברה מגדירה את הצרכים הספציפיים שלה ועובדת עם ספקים כדי לפתח בדיוק מה שהיא צריכה, גם אם זה אומר שזה יעלה יותר בטווח הקצר.

הפרויקט השאפתני הבא בתור הוא פיתוח חומרה מותאמת לשבבי זיכרון, תחום שמיקרוסופט עד עכשיו הסתמכה בו על ספקים חיצוניים כמו סמסונג ומיקרון. עם זאת, בורקר רומזת על פעילות פנימית בתחום ומעדיפה בשלב זה לא לפרט. לדבריה, הזיכרון הוא רכיב מרכזי בביצועי המערכות וביציבותן, ולכן הוא חלק בלתי נפרד מהאסטרטגיה ארוכת הטווח.  הכיוון הוא בדיקה של אפשרויות לתכנון עצמאי ולפיתוח חומרה, שיאפשרו לחברה לפקח מקרוב על מערכות הזיכרון ולשלב אותן בצורה מדויקת יותר בשאר רכיבי המחשוב.

המוקד בתעשייה כרגע הוא טכנולוגיית זיכרון פס רחב, או HBM (High Bandwidth Memory), רכיב קריטי שמשתמשים בו בכל מערכות החישוב המתקדמות לבינה מלאכותית. חברות כמו מיקרון, SK הייניקס וסמסונג שולטות בשוק הזה ונחשבות לבלתי ניתנות להחלפה. נכון לעכשיו, שבב הבינה המלאכותית מאיה של מיקרוסופט, הפרויקט הגדול שבורקר אישית אחראית עליו, מסתמך על זיכרון HBM מסחרי שנקנה מהספקים הקיימים. אבל זה עלול להשתנות אם מיקרוסופט תמצא דרך לפתח חלופה בעצמה. השוק של HBM שווה עשרות מיליארדי דולרים ואת החברות שיכולות לייצר אותו אפשר לספור על יד אחת.

מיקרוסופט מהמרת שבעוד כמה שנים, כשהתעשייה תיאלץ להתמודד עם משברי אנרגיה ומחירים גבוהים יותר, החברות שפיתחו טכנולוגיות יעילות יהיו אלה שיוכלו להמשיך לצמוח ולהציע שירותים במחירים תחרותיים.

שאלות ותשובות: טכנולוגיות הקירור והחומרה החדשה של מיקרוסופט

מה הבעיה שמיקרוסופט פותרת? מרכזי נתונים של AI צורכים אנרגיה אדירה. שבבים מתקדמים מתחממים במהירות, והמערכות הקיימות שורפות כמויות חשמל עצומות על קירור. מיקרוסופט מזרימה נוזלים ישירות דרך תעלות זעירות בתוך השבב עצמו - שיטה שמייתרת חלק גדול ממערכות הקירור הענקיות.

מה היתרון על פני קירור מסורתי? קירור ישיר בשבב עובד עם נוזל ב-70 מעלות צלזיוס, טמפרטורה גבוהה יחסית שמצמצמת את הפער מול השבב החם. התוצאה: פחות אנרגיה מתבזבזת על מאווררים ומשאבות. לפי בדיקות מיקרוסופט, השיטה חוסכת 30% מצריכת האנרגיה לקירור - חיסכון של מיליוני דולרים במרכזי נתונים שצורכים מגה-וואטים.

איך זה מאפשר שבבים חזקים יותר? קירור יעיל מאפשר צפיפות גבוהה יותר. מיקרוסופט כבר בודקת שבבים בני שלוש שכבות שמספקים פי 3 כוח חישובי משבב רגיל. בעבר השכבות העליונות היו נשרפות מחום. כעת אפשר לבנות מחשבים קטנים עם עוצמה של שרתים גדולים.

אילו שימושים מעשיים זה פותח? המערכת מאפשרת אוברקלוקינג - העלאת ביצועי השבב זמנית בעומסי שיא. במקום להחזיק מאות שבבים רזרביים, סוחטים מהקיימים עוד כוח בדיוק כשצריך. זה מנצל טוב יותר את המשאבים וחוסך עלויות תפעול משמעותיות במרכזי הנתונים.

מה ההשפעה על שוק החומרה? מיקרוסופט מפסיקה להסתמך על ספקים חיצוניים. מעבר לסיבי תקשורת חדשניים (hollow-core), החברה בוחנת פיתוח עצמאי של שבבי זיכרון - תחום שנשלט בידי סמסונג, מיקרון ו-SK הייניקס. הצלחה בפיתוח עצמאי עשויה לשנות שוק של עשרות מיליארדי דולרים.

איך זה משתלב באסטרטגיה העסקית? מיקרוסופט מוסיפה גיגה-וואטים רבים מדי שנה לקיבולת מרכזי הנתונים. כל אחוז שיפור ביעילות מתרגם למיליוני דולרים שמופנים לחישוב במקום לחשמל. זהו מהלך עסקי קריטי לשמירה על תחרותיות בשוק שירותי הענן מול AWS וגוגל.

מה המשמעות לתעשיית ה-AI? השחקנים שיובילו בטכנולוגיות יעילות - קירור, תקשורת, זיכרון - הם שיצמחו בעולם של מחירי אנרגיה גבוהים. המירוץ אינו רק על כוח חישובי, אלא על היכולת לספק אותו בזול ובצורה יציבה. מי שישלוט בטכנולוגיות האלה ישלוט בשוק.