Переработка микросхем: решение проблемы электронных отходов в отрасли оборудования для искусственного интеллекта

Пузырь ИИ раздувается, и спрос на чипы ИИ растет. С момента выпуска ChatGPT в ноябре 2022 года в индустрии технологий ИИ началась гонка вооружений. Производители оборудования по всему миру спешат создать самые мощные и самые передовые процессоры, но упускают из виду переработку материалов старых чипов и устойчивые усилия по сбору ресурсов.

Новые чипы ИИ появляются на рынке каждые несколько месяцев, заменяя старые модели. Представитель этого факта — Nvidia , которая в ноябре 2024 года стала крупнейшей листинговой компанией США по рыночной капитализации, достигшей более 3,6 триллиона долларов. Этот рост в первую очередь обусловлен спросом на ее чипы ИИ.

Наряду с этим быстрым ростом и распространением возникают этические вопросы о разработке чипов ИИ. Некоторые вопросы касаются материалов, из которых делают чип, устойчивых ресурсов и экологичности, а также долговечности моделей чипов ИИ с точки зрения возможности вторичной переработки и их вклада в электронные отходы .

Существуют ли программы переработки чипов ИИ?

С истощением пула ресурсов и экологическими проблемами, связанными с выбрасыванием чипов ИИ, отрасль нуждается в инфраструктуре переработки на индивидуальном уровне и для таких мест, как центры обработки данных, которые потребляют эти продукты в массовом порядке. Но существуют ли такие программы переработки?

Программы возврата электроники существуют в некоторых штатах и ​​муниципалитетах, но нет ничего конкретного для чипов ИИ. Розничные магазины техники, такие как Best Buy , могут предлагать программы переработки для потребителей, но у центров обработки данных не так много вариантов. Они могут отправлять старые графические процессоры обратно своим поставщикам — если они предлагают такую ​​программу — или отправлять их в центр переработки. Тем не менее, таких случаев, как правило, немного, и нет никакой гарантии, что они смогут успешно собрать материалы или компоненты — не говоря уже о том, чтобы восстановить их для повторного использования.

Переработка сталкивается со значительными препятствиями. Например, поскольку полупроводники и микрочипы настолько малы, извлечение материалов для переработки может быть сложным, часто требуя процессов, которые увеличивают загрязнение и выбросы. А количество материала, которое может быть извлечено, обычно незначительно. Однако, если эти продукты не перерабатываются, они могут оказаться на свалках или на предприятиях по переработке электронных отходов в странах третьего мира, где могут отсутствовать протоколы экологической безопасности и даже эксплуатироваться детский труд, согласно Международной дорожной карте для устройств и систем .

Отрасли необходимо разработать более совершенные методы отделения полупроводников от микросхем ИИ, более совершенные технологии переработки, усовершенствованную конструкцию электроники, в которой приоритет отдается возможности вторичной переработки, и более активную экономику замкнутого цикла , в которой экологичность ставится во главу угла производства.

Как быстрые темпы развития отрасли производства микросхем повлияют на окружающую среду?

Восстановление чипов ИИ — это идеальный вариант, но часто это невыполнимо. Компоненты деградируют в процессе использования и со временем, и их невозможно полностью восстановить. Восстановленный чип не может обеспечить тот уровень производительности, который требуется современным чипам ИИ.

Продолжительность жизни чипа и спрос

Индустрия чипов развивается быстро, усугубляя ситуацию. Срок службы чипа обычно составляет от трех до пяти лет. Однако каждый год компании выпускают новые и более мощные, эффективные и передовые чипы, часто с еще большей частотой.

Время, необходимое для создания компонентов для новых чипов, велико. Процесс сложный и запутанный. Заводы по производству чипов создают полупроводники для чипов ИИ, и эти предприятия потребляют значительное количество воды для разработки сверхчистой воды для промывки кремниевых пластин. Этот процесс отнимает много времени, является интенсивным и расточительным. Спрос на эти компоненты опережает предложение, что только усугубляет экологические проблемы .

Использование невозобновляемых материалов

Электронные компоненты, из которых состоит чип ИИ, включают транзисторы, полупроводники , схемы, изоляторы, провода и различные электрические соединения. Для создания этих компонентов производители используют основные материалы, такие как медь, галлий, германий и кремний, а также различные другие редкоземельные элементы и критические минералы .

Многие из этих материалов конечны — поскольку компании производят больше чипов, они еще больше истощают эти конечные ресурсы. Кроме того, многие из этих химикатов, такие как галлий, мышьяк и селен, являются опасными веществами, которые могут нанести вред людям и окружающей среде. Производственный процесс также потребляет электроэнергию, воду и рабочую силу, и он генерирует отходы, которые нагружают окружающую среду без надлежащего управления.

Увеличение электронных отходов

Согласно исследованию Организации Объединенных Наций , мировое производство электронных отходов растет в пять раз быстрее, чем зафиксированный объем электронного велоспорта . Рекордные 62 миллиона тонн электронных отходов были произведены в 2022 году, что на 82% больше, чем в 2010 году, и прогнозы предполагают, что к 2030 году этот объем вырастет еще на 32%, до 82 миллионов тонн. Менее четверти массы электронных отходов было надлежащим образом переработано, и всего 1% спроса на редкоземельные элементы был удовлетворен за счет переработки электронных отходов .

Без мониторинга и изменений электронные отходы достигнут новых высот, а цепочка поставок будет еще больше бороться за удовлетворение спроса на компоненты чипов. В свою очередь, негативное воздействие производства и изготовления чипов только усилится.

Существуют ли экологичные способы создания чипов ИИ?

Несмотря на трудности, впереди нас ждут пути, которые могут сделать производство ИИ-чипов более экологичным.

Разработка автоматизированных роботизированных технологий переработки

Микросхемы ИИ часто перерабатываются вручную, что создает риск воздействия токсичных химикатов и человеческой ошибки. Робототехника устраняет эти риски и повышает успешность сбора материала.

Используйте датчики для сбора данных о переработке компонентов

Датчики помогают собирать данные по переработке и анализировать их, чтобы определить, какие детали служат дольше всего, а какие компоненты склонны к поломкам. Результаты могут информировать о будущем производстве.

Декарбонизировать производство ИИ-чипов

Внедрение возобновляемых источников энергии, отказ от сжигания ископаемого топлива, такого как древесина и уголь, а также сокращение потребления воды помогают снизить выбросы парниковых газов в отрасли.

Замените редкоземельные элементы, минералы и химикаты альтернативными вариантами

Инвестиции в НИОКР имеют решающее значение для поиска альтернативных материалов для ИИ-чипов, которые являются экологически чистыми и создают меньшую нагрузку на цепочку поставок.

Создание устройств, которые могут отделять полупроводниковые пакеты от микросхем ИИ

Полупроводники, в частности, редко поставляются и их трудно производить. Разрабатывая съемные корпуса полупроводников, производители могли бы легче перерабатывать эти компоненты.

Устойчивые исходные материалы и альтернативы

Такие страны, как Китай, в настоящее время являются доминирующим источником редкоземельных элементов и других критически важных минералов, используемых в чипах ИИ. Эта зависимость может стать препятствием для поставок, поэтому производителям следует искать местные источники материалов и переходить на устойчивые альтернативы, где это возможно.

Внедрение принципов открытой переработки и круговой экономики в целом

Отрасль должна думать о дизайне чипов ИИ и производственном процессе с учетом переработки. Это приведет к более продуманному использованию материалов, взаимосвязанной системе переработки с открытым циклом и круговой экономике, которая повторно использует и перерабатывает все детали.

Отрасль должна осторожно прокладывать путь вперед для разработки чипов ИИ. Компании-производители оборудования должны устойчиво закупать материалы для защиты ограниченных ресурсов, а также больше думать о производстве и выводе из эксплуатации старых чипов экологически безопасными способами. Отрасль должна держать эти соображения на переднем плане, чтобы нести ответственность и обеспечивать устойчивое будущее , пока регулирование не догонит быстрорастущий рынок.

Джейкоб Раунди — внештатный автор и редактор с более чем десятилетним опытом работы в сфере различных технологических тем, таких как центры обработки данных, бизнес-аналитика, ИИ/МО, изменение климата и устойчивое развитие. Его статьи посвящены демистификации технологий, отслеживанию тенденций в отрасли и предоставлению практических рекомендаций руководителям и администраторам ИТ.

Источник: https://www.techtarget.com/searchdatacenter/tip/Chip-recycling-Addressing-e-waste-in-the-AI-hardware-industry