Потужність ШІ-прискорювачів перевищить 15 кВт — чи будуть готові дата-центри?

Сьогодні найпопулярніші обчислювальні прискорювачі (GPU/TPU) для ЦОД споживають у середньому 700–800 Вт — такими є, наприклад, показники карти NVIDIA H100 у форм-факторі SXM5. Але гонитва за продуктивністю триває, і, схоже, вона скоро впиратиметься в закони термодинаміки та фізичні обмеження енергомереж. Згідно з прогнозом KAIST TeraLab, до 2038 року модулі з графічними процесорами нового покоління та високошвидкісною памʼяттю HBM8 вимагатимуть до 15 360 ватів. Більше того, якщо цей прогноз справдиться, вже за 5–6 років наявна інфраструктура дата-центрів стане недостатньою. Отже, нас чекає радикальний перегляд архітектури обчислень, енергоживлення, охолодження та навіть географії ІТ-інфраструктури. Бізнесу доведеться більше думати не про терафлопси, а про споживання електроенергії та витрати води.

Еволюція енергоспоживання

Провідна дослідницька лабораторія KAIST TeraLab (Terabyte Interconnection and Package Laboratory) при Корейському науково-технічному інституті (KAIST) спеціалізується на дослідженнях у сфері високошвидкісної памʼяті (High Bandwidth Memory, HBM), тривимірної інтеграції чипів (3D IC), інтерконекту та інших високотехнологічних компонентів. У червні 2025 року організація презентувала розгорнутий звіт HBM Roadmap v1.7, який охоплює майбутні покоління памʼяті для ШІ-прискорювачів — від HBM4 до HBM8. Фактично, цей звіт дозволяє зазирнути в те, як розвиватиметься енергоспоживання дата-центрів упродовж наступного десятиліття та далі.

Зокрема, дослідники зазначають, що вже у 2026 році виробники можуть масово перейти на новий тип памʼяті для GPU — HBM4, замість нинішньої HBM3. З огляду на зростання кількості модулів памʼяті в нових прискорювачах та збільшення їхнього енергоспоживання, вже у 2026 році потужність новітніх серійних ШІ-прискорювачів сягне 2,2 кВт (утричі більше, ніж нині), а у 2029 році — з появою памʼяті HBM5 — 4,4 кВт. Далі ця тенденція наростатиме, поки у 2035–2038 роках не буде досягнуто рівня 15 кВт на один прискорювач.

Змін потребуватиме й архітектура електронних компонентів самої памʼяті. Як зазначають дослідники TeraLab, класичне горизонтальне компонування елементів стає неефективним, натомість їй на зміну приходять вертикальні багаторівневі архітектури, де памʼять розташовується безпосередньо над логікою GPU — так звані SoIC (System on Integrated Chip).

Міжшарові зʼєднання без термопрокладок (bumpless Cu-Cu bonding), інтерпозери нового типу, вбудовані теплові канали, рідинні контури охолодження — все це формує новий тип обчислювальних платформ. Внутрішні температурні сенсори (TSV-термоконтроль) у такій архітектурі стають обов’язковими елементами дизайну: кожен чип відстежує локальний перегрів, миттєво знижуючи навантаження або відключаючись від живлення. Це не просто захист, а нова форма саморегуляції на рівні базової архітектури.

Насуваються великі зміни

Зростання рівня енергоспоживання змінює підходи до проєктування ЦОД — якщо сьогодні середня ШІ-стойка розрахована на навантаження максимум у кілька десятків кВт, то у перспективі десяти років 100 і більше кВт на один серверний шафу, найімовірніше, стане новою нормою. При цьому вже зараз змінюється й структура витрат:

«Витрати на електроенергію зараз складають від 40 до 60% загального обсягу операційних витрат у сучасній інфраструктурі штучного інтелекту — як хмарній, так і локальній», — зазначає Санчит Вір Гогія, генеральний директор Greyhound Research.

Його слова доповнює Маніш Рават, аналітик TechInsights, який вважає:

«Один модуль потужністю 15 кВт, що працює безперервно, може потребувати до $20 тис. на рік лише на оплату електроенергії, не враховуючи вартості охолодження. Така структура витрат змушує підприємства оцінювати місце розташування, моделі використання та ефективність платформи так ретельно, як ніколи раніше».

До того ж із таким рівнем споживання вже можуть не витримати енергомережі мегаполісів — таких як Франкфурт, Дублін, Амстердам, Сінгапур та інших, де розташовані великі дата-центри. У такій ситуації перевагу можуть отримати локації з дешевою електроенергією, холодним кліматом та/або потенціалом розвитку відновлюваної енергетики — наприклад, Північна Європа або Канада. З огляду на ці тенденції, цілком імовірно, що вже в найближчі роки оператори обиратимуть майданчики для своїх ЦОДів не стільки за критерієм близькості до клієнта, скільки за доступністю електричних та охолоджувальних потужностей. А інвестиційні цикли розпочинатимуться з енергетичного аудиту, а не з аналізу SLA чи вартості оренди стійки.

До 2035 року енергетика стане визначальним фактором у розвитку штучного інтелекту. Графіки зростання продуктивності більше не дають повної картини: без живлення, охолодження та стабільної інфраструктури найпотужніші ШІ-рішення не дадуть результату. Компанії, що працюють у сфері LLM, генеративного ШІ, кластерних обчислень і хмарних платформ, уже сьогодні повинні готуватись до ситуації, коли обчислювальні можливості обмежуватимуться не продуктивністю обладнання, а доступними мегаватами живлення та охолоджувальними ресурсами. Ті ж, хто не перебудує стратегію з урахуванням нових реалій, ризикують залишитись за бортом вже за кілька років.