المرونة المائية عبر سلسلة قيمة الذكاء الاصطناعي

يُسهم الذكاء الاصطناعي (AI) في دفع نمو غير مسبوق في كلٍّ من تصنيع أشباه الموصلات ومراكز بيانات الحوسبة عالية الأداء. وأقل ظهورًا من الطلب المتزايد على الكهرباء تحدٍّ آخر يمتد عبر منظومة الذكاء الاصطناعي بأكملها: المياه. يوضح خبيرا Exyte، هارتموت شنايدر ومانفريد إنجلهاد، سبب تحوّل المياه إلى مورد استراتيجي عبر سلسلة قيمة الذكاء الاصطناعي، وكيف يمكن للحلول الهندسية أن تساعد المشغلين على تحقيق التوازن بين الحفاظ على المياه وكفاءة الطاقة.

يتسارع الطلب على رقائق الذكاء الاصطناعي وقدرات الحوسبة. وتتطلب مصانع أشباه الموصلات كميات كبيرة من المياه فائقة النقاء (UPW) لعمليات التصنيع. وتعتمد مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي على أنظمة التبريد لإزالة الحرارة الناتجة عن أحمال الحوسبة المتنامية بسرعة. وفي الوقت نفسه، تشير النماذج المناخية إلى أن المناطق المجهدة مائيًا أصبحت أكثر شيوعًا، مما يجعل الإدارة المستدامة للمياه اعتبارًا متزايد الأهمية عند إنشاء المرافق الجديدة. 
 

الذكاء الاصطناعي يدفع الطلب على المياه من الإنتاج إلى التشغيل 

يبدأ الطلب المتزايد على الذكاء الاصطناعي قبل وقت طويل من وصول الشريحة إلى مركز البيانات. وتتطلب صناعة الدوائر المتكاملة (IC) بطبيعتها مياهًا فائقة النقاء (UPW) لعمليات تصنيع أشباه الموصلات مثل التنظيف الرطب، والحفر الرطب، والتسوية الميكانيكية الكيميائية (CMP). ويزداد الطلب على المياه أكثر كلما صغرت العقد التقنية وازدادت تعقيدات التصنيع. كما تضيف تقنيات التغليف المتقدمة خطوات إضافية إلى العملية وتزيد استهلاك المياه. وتشير توقعات القطاع إلى أن القدرة التصنيعية العالمية لأشباه الموصلات ستواصل نموها القوي حتى نهاية العقد، على أن يرتبط جزء كبير من هذا النمو بتطبيقات الذكاء الاصطناعي.  

"لتحقيق مثل هذه المعدلات لاسترداد المياه من خلال مفاهيم المعالجة المتقدمة وإعادة التدوير، يتمثل التحدي في تحديد أي مجموعة من التقنيات تحقق التوازن المناسب بين توفير المياه والطاقة المطلوبة لتحقيق ذلك"، كما يقول شنايدر. 

يمكن أن تشمل استراتيجيات استرداد المياه فصل مياه الصرف، واسترداد المياه في نهاية الأنبوب (EOP)، وأنظمة التصريف الصفري للسوائل (ZLD)، وإدارة المحلول الملحي لاستعادة المياه من مجاري النفايات المركزة، وتقنيات المعالجة للملوثات الناشئة. ويعتمد الحل الأمثل على الظروف الخاصة بكل موقع ومتطلبات المشروع. 

وهنا تدعم Exyte العملاء طوال دورة حياة المشروع. وبصفتها شركة EPC عالمية تنفذ مرافق أشباه الموصلات المتقدمة، تساعد Exyte العملاء على تقييم استراتيجيات استرداد المياه لكل من المصانع الجديدة والقائمة لتحديد النهج الأنسب قبل التنفيذ. 

ويضيف شنايدر: "يجب أخذ إدارة المياه في الاعتبار في وقت مبكر من تصميم المنشأة.  ويساعد التخطيط المبكر المشغلين على فهم تأثير مفاهيم الاسترداد المختلفة على استخدام المياه والطلب على الطاقة قبل بدء البناء". 
 

تواجه مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي تحديًا خاصًا بها يتعلق بالمياه 

غالبًا ما يركز النقاش حول البنية التحتية للذكاء الاصطناعي على استهلاك الكهرباء. ومع ذلك، أصبحت المياه لا تقل أهمية مع استمرار ارتفاع كثافات الحوسبة. ومن المتوقع أن تمثل أعباء عمل الذكاء الاصطناعي معظم النمو المستقبلي في طلب مراكز البيانات، مما يزيد بشكل كبير من متطلبات التبريد للمنشآت من الجيل التالي. 

"لا يوجد حل واحد يناسب الجميع. يعتمد مفهوم التبريد الأكثر فعالية على الظروف المحلية، بما في ذلك المناخ وتوافر المياه وبنية الطاقة التحتية،" يقول إنغلهاارد. "في المناطق التي تعاني من شح المياه، قد يصبح تقليل استهلاك المياه الهدف الأساسي للتصميم، بينما قد تعطي مواقع أخرى الأولوية لكفاءة الطاقة. إن تبريد مراكز البيانات من دون استخدام المياه ليس ممكنًا فحسب، بل هو شائع بالفعل في بعض المواقع. فالقوانين المحلية، على سبيل المثال في فرانكفورت بألمانيا، تفرض تقنيات التبريد الجاف." 
 

المقايضة بين المياه والطاقة 

يسلط مثال فرانكفورت الضوء على تحدٍ غالبًا ما يتم تجاهله في النقاشات حول البنية التحتية المستدامة. فغالبًا ما يتطلب توفير المياه طاقة إضافية، بينما قد يتطلب تحقيق أقصى كفاءة في استخدام الطاقة استهلاكًا أكبر للمياه. كما تعكس هذه المقايضة الأهمية المتزايدة لحلول تكامل القطاعات، حيث يُنظر إلى أنظمة البنية التحتية على أنها مترابطة بدلًا من تحسين كل منها بمعزل عن الآخر.  

"لا يوجد حل تبريد عالمي. إن تقليل استهلاك المياه غالبًا ما يزيد الطلب على الطاقة، ما يعني أن على المشغلين تقييم الموردين وتكلفتهما معًا — من الناحيتين المالية والمجتمعية — بدلًا من تحسين أحدهما بمعزل عن الآخر،" يضيف إنغلهاارد. 

وينطبق المبدأ نفسه على منشآت أشباه الموصلات. فغالبًا ما تتطلب معدلات استعادة المياه الأعلى أنظمة معالجة أكثر تقدمًا تستهلك طاقة إضافية. ولذلك لم يعد السؤال كيف يمكن تقليل استهلاك المياه أو الطاقة كلٌّ على حدة، بل كيف يمكن تحسينهما معًا بما يتناسب مع الظروف الخاصة بكل منشأة. 
 

الهندسة من أجل مستقبل أكثر مرونة 

وفقًا لشنيدر وإنغلهاارد، ستحتاج مشاريع البنية التحتية الرقمية المستقبلية بشكل متزايد إلى النظر إلى المياه والطاقة معًا بدلًا من اعتبارهِما تحديين منفصلين. ومن المتوقع أن يواصل الذكاء الاصطناعي دفع الطلب على كلٍّ من مصانع أشباه الموصلات ومراكز البيانات، ما يزيد الضغط على الموارد الطبيعية والبنية التحتية للمرافق.  

توجد بالفعل حلول مجرّبة. إذ يمكن لاستراتيجيات استعادة المياه أن تقلل بشكل كبير من الطلب على المياه العذبة في منشآت أشباه الموصلات، بينما يمكن لمفاهيم التبريد المتقدمة أن تخفض استهلاك المياه في مراكز البيانات. ويتمثل العامل الحاسم في اختيار النهج المناسب لكل موقع ودمج هذه القرارات في مرحلة مبكرة من تطوير المشروع. 

وبالنسبة إلى Exyte، فإن مرونة المياه ليست مجرد اعتبار بيئي، بل هي أيضًا تحدٍّ هندسي. ومع توسع العملاء في قدرات تصنيع أشباه الموصلات وبنية الذكاء الاصطناعي حول العالم، ستصبح القدرة على تحقيق التوازن بين الحفاظ على المياه وكفاءة الطاقة عاملًا أكثر أهمية في نجاح المشاريع. وتدعم Exyte العملاء من خلال الدراسات الهندسية وتقييمات التكنولوجيا لتحديد التوازن الأنسب بين استخدام المياه والطلب على الطاقة. 
 

نبذة عن الخبراء 

هارتموت شنايدر هو المدير الأول لإدارة التكنولوجيا لقطاع أشباه الموصلات في Exyte، ويتخصص في تقنيات عمليات أشباه الموصلات، وتصميم المنشآت، والبنية التحتية للتصنيع. 

مانفريد إنغلهاارد هو المدير الأول لإدارة التكنولوجيا لمراكز البيانات في Exyte، ويركز على مفاهيم التبريد المتقدمة، وكفاءة الطاقة، وتطوير البنية التحتية لمراكز البيانات. 
 

تواصل معنا 

هل ترغب في معرفة المزيد حول استراتيجيات استعادة المياه لمصانع أشباه الموصلات أو مفاهيم التبريد لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي؟ يمكن لخبراء Exyte المساعدة في تقييم المتطلبات الخاصة بكل مشروع وتحديد النهج الأنسب لتحقيق التوازن بين الحفاظ على المياه وكفاءة الطاقة.  
استخدم نموذج الاتصال الخاص بنا للتواصل مع أحد خبراء Exyte ومناقشة متطلبات مشروعك. 
 
تواصل مع خبرائنا في أشباه الموصلات ومراكز البيانات.