Η μείωση του νερού στρεσάρει τα κέντρα δεδομένων και τη βιομηχανία ημιαγωγών

11:48 4/10/2022 - Πηγή: Dikaiologitika

Η παραγωγή ημιαγωγών και η διαδικασία ψύξης των κέντρων δεδομένων καταναλώνουν πολύ νερό για αυτό τώρα οι βιομηχανίες μελετούν εναλλακτικούς τρόπους για να μειώσουν το περιβαλλοντικό τους αποτύπωμα.

Η ποσότητα του νερού που χρειάζεται για να γεμίσουν περίπου 80 πισίνες ή αλλιώς 150.000 τόνοι είναι η ημερήσια κατανάλωση της Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC), του μεγαλύτερου κατασκευαστή τσιπ στον κόσμο. Σύμφωνα με στοιχεία της εταιρείας, η συνολική κατανάλωση νερού στις εγκαταστάσεις της αυξήθηκε κατά 70% στο χρονικό διάστημα

μεταξύ 2015 και 2019.

Ωστόσο, η λειψυδρία που έπληξε την Ταϊβάν το 2021 ανέδειξε αδυναμίες στη διαχείριση των υδάτινων πόρων της και κυρίως στην αντιμετώπιση της υπερκατανάλωσης νερού λόγω των εξαιρετικά χαμηλών τιμών.

Το νερό είναι πολύ σημαντικό στη Ταιβάν γιατί κινεί δύο από τους κύριους οικονομικούς μοχλούς του νησιού, τη βιομηχανία ημιαγωγών και τη γεωργία, για αυτό και η μεγαλύτερη ποσότητά του προορίζεται για εκεί και λιγότερο για οικιακή χρήση. Αρκεί να αναφερθεί ότι η βιομηχανία ημιαγωγών συνεισφέρει ετησίως στην οικονομία της Ταϊβάν περίπου $ 70 δισεκατομμύρια, όπως αναφέρεται από την Ένωση Βιομηχανίας Ημιαγωγών της Ταϊβάν.

Οι βιομηχανίες που κατασκευάζουν ολοκληρωμένα κυκλώματα ημιαγωγών χρησιμοποιούν εξαιρετικά εξελιγμένες διεργασίες σε ακολουθίες όπως λείανση πλακέτας, πριόνισμα, προσάρτηση μήτρας, συγκόλληση σύρματος, ενθυλάκωση, ηλεκτρολυτική επίστρωση, κοπή, διαμόρφωση και σήμανση. Η διαδικασία συναρμολόγησης ημιαγωγών καταναλώνει μεγάλες ποσότητες υπερκαθαρού νερού (Ultrapure Water UPW), που είναι χιλιάδες φορές πιο καθαρό από το πόσιμο νερό και παράγει παρόμοιες ποσότητες λυμάτων. Οι τυπικές διεργασίες ημιαγωγών στα εργοστάσια καταναλώνουν έως και 40% του UPW σε εργασίες έκπλυσης και καθαρισμού. Ενδεικτικά, χρειάζονται περίπου 1.400 - 1.600 γαλόνια πόσιμου νερού για να παραχθούν 1.000 γαλόνια UPW. Και να σκεφτεί κάποιος ότι οι βιομηχανίες ημιαγωγών χρησιμοποιούν έως και 5 εκατομμύρια γαλόνια UPW καθημερινά!

Το πρόβλημα όμως είναι ότι παρατηρείται, σε παγκόσμιο επίπεδο, έλλειψη ημιαγωγών που χρησιμοποιούνται στα πάντα, από αυτοκίνητα μέχρι smartphone και συσκευές. Και καθώς η έλλειψη ημιαγωγών φαίνεται πως θα έχει διάρκεια, οι κατασκευαστές πιέζονται όλο και περισσότερο να υιοθετήσουν βιώσιμες και αποτελεσματικές πρακτικές χρήσης νερού, εστιάζοντας σε νέους τρόπους ανακύκλωσης, μείωσης και επαναχρησιμοποίησης του νερού στην παραγωγή τους.

Υπάρχουν τέτοιες εξελίξεις στον τομέα της επεξεργασίας νερού που επιτρέπουν στους κατασκευαστές ημιαγωγών να ανακτούν και να επαναχρησιμοποιούν τα λύματα, να απομακρύνουν στοχευμένα ρύπους και να ανακτούν πολύτιμα προϊόντα από τα ρεύματα αποβλήτων. Για παράδειγμα, στην Ευρώπη, η γαλλοϊταλική STMicroelectronics έχει θέσει ως στόχο την ανακύκλωση τουλάχιστον του 50% του νερού που χρησιμοποιεί. Αντίστοιχα, η Intel, που δείχνει πιο φιλόδοξη, ισχυρίζεται ότι ήδη ανακυκλώνει το 80 με 90% του νερού που χρησιμοποιεί.

Η βιομηχανία ημιαγωγών και οι διαχειριστές των κέντρων δεδομένων εξετάζουν επίσης το ενδεχόμενο να επεκτείνουν τις δραστηριότητές τους σε περιοχές όπου τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα είναι ευρέως διαθέσιμα.

Υποβρύχια κέντρα δεδομένων

Όσον αφορά τα κέντρα δεδομένων, μελετώνται διάφοροι τρόποι περιορισμού της ενεργειακής τους κατανάλωσης, όπως είναι η ψύξη με θαλασσινό νερό (π.χ. στη Μασσαλία), η δημιουργία υποβρύχιων κέντρων δεδομένων, η βελτιστοποίηση κλιματισμού, η χρήση εφεδρικών και λιγότερο ενεργοβόρων συστημάτων, η βελτιστοποίηση με τεχνητή νοημοσύνη εντατικών ελέγχων κ. ά.

Η ιδέα της βύθισης των κέντρων δεδομένων στους ωκεανούς φαίνεται να είναι μια από τις πιο ενδιαφέρουσες λύσεις, όπως φαίνεται από τα θετικά αποτελέσματα του Project Natick της Microsoft, το οποίο ολοκληρώθηκε το 2020.

Η Microsoft σε αυτό το πολυετές πείραμα ανέπτυξε ένα πρωτότυπο υποβρύχιο κέντρο δεδομένων μεγέθους κοντέινερ, στον πυθμένα της θάλασσας των νησιών Orkney της Σκωτίας, αποδεικνύοντας ότι η ιδέα των υποβρύχιων κέντρων δεδομένων είναι εφικτή, πρακτική και υλικοτεχνικά και περιβαλλοντικά οικονομική.

Η ομάδα του Project Natick της Microsoft βύθισε το κέντρο δεδομένων στα 117 πόδια στον πυθμένα της θάλασσας την άνοιξη του 2018 και για τα δυο επόμενα χρόνια, τα μέλη της ομάδας δοκίμασαν και παρακολούθησαν την απόδοση και την αξιοπιστία των διακομιστών του. Η εταιρεία όταν έβγαλε από το νερό το υποβρύχιο πειραματικό κέντρο μελέτησε τον αέρα που περιείχε, για να προσδιορίσει τη βιωσιμότητα του μοντέλου. Τα αποτελέσματα όχι μόνο έδειξαν ότι η χρήση αυτών των υπεράκτιων βυθισμένων κέντρων δεδομένων φαίνεται να λειτουργεί καλά όσον αφορά την απόδοση, αλλά διαπίστωσαν επίσης ότι οι διακομιστές του αποδείχθηκαν έως και οκτώ φορές πιο αξιόπιστοι από τους αντίστοιχους στην ξηρά. Το αρκετά δροσερό νερό στη Σκωτία (16°C μέγιστο τον Αύγουστο κοντά σε αυτά τα νησιά…) διευκολύνει τη διάχυση της θερμικής ενέργειας που παράγεται από υπολογιστές με χαμηλότερη αύξηση της θερμοκρασίας.

Οι ερευνητές εξετάζουν τώρα μαζί με το French Naval Group σε τι οφείλεται αυτό το μεγαλύτερο ποσοστό αξιοπιστίας με την ελπίδα να μεταφράσουν αυτά τα πλεονεκτήματα σε κέντρα δεδομένων στη ξηρά.

Ένα άλλο υποβρύχιο κέντρο δεδομένων θα μπορούσε να ξεκινήσει να λειτουργεί στα ανοιχτά της δυτικής ακτής των ΗΠΑ και πριν από το τέλος του 2022. Το έργο είναι μια προσπάθεια ανάδειξης της βιωσιμότητα της χρήσης του ωκεανού για ψύξη, η οποία συνήθως καταναλώνει το μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας του κέντρου δεδομένων. «Τοποθετώντας τα κέντρα δεδομένων υποθαλάσσια, καταργούμε την ηλεκτρική ψύξη που καταναλώνει το 40% της ενέργειας», λέει η Maxie Reynolds , συνιδρύτρια της Subsea Cloud, της εταιρείας πίσω από την πρωτοβουλία. Η εταιρεία ανακοίνωσε τον περασμένο Σεπτέμβριο, την εγκατάσταση όχι ενός αλλά τριών υποβρύχιων κέντρων δεδομένων, ένα στο Port Angeles, στην Πολιτεία της Ουάσιγκτον, ένα στον Κόλπο του Μεξικού και ένα, που ονομάζεται Mannanan, στη Βόρεια Θάλασσα. Αυτά σύμφωνα με πληροφορίες θα φτάσουν σε βάθη περίπου 213 μέτρων. Αξίζει να σημειωθεί ότι υποβρύχια κέντρα δεδομένων θα μπορούσαν να αναπτυχθούν παντού, σε θάλασσες από την Αρκτική έως τον ισημερινό.

Οι Κινέζοι ακολουθούν επίσης αυτό το μοτίβο, το οποίο και δοκίμασαν τον Μάιο του 2021 στο λιμάνι του νησιού Χαϊνάν. To έργο ονομάζεται “Highlander” και περιλαμβάνει την κατασκευή μιας υποβρύχιας εγκατάστασης που αποτελείται από 100 καμπίνες δεδομένων, καθεμία από τις οποίες περιέχει ράφια διακομιστών, συνδεδεμένα με τη στεριά με καλώδια ρεύματος και δεδομένων, και θα χρησιμοποιεί ενέργεια από τον πυρηνικό σταθμό του Χαϊνάν.

Σύμφωνα με την ανακοίνωση τύπου, οι καμπίνες θα ζυγίζουν 1.300 τόνους (που ισοδυναμεί με περίπου 1.000 αυτοκίνητα) και θα συνδέονται με τη στεριά μέσω δεξαμενής διαμέτρου 3,6 μέτρων. Το έργο αναπτύσσει ένα σύστημα του οποίου η δομή και οι στεγανοποιήσεις μπορούν να αντέξουν την πίεση του θαλασσινού νερού και τη διάβρωση, με ανακυκλώσιμες σωληνώσεις εξωτερικής κυκλοφορίας.

Όμως η ουκρανική κρίση και οι εντάσεις μεταξύ Κίνας και Ταϊβάν θα μπορούσαν να θέσουν υπό αμφισβήτηση τις παραπάνω πρωτοβουλίες. «Το αμερικανικό κράτος προετοιμάζεται να υποδεχθεί έξι εργοστάσια της Ταϊβανέζικης Taiwan Semiconductor Manufacturing (TSMC) και προφανώς. ανησυχεί για τους αυξανόμενους κινδύνους ασφαλείας εξαιτίας των βλέψεων της Κίνας», αναφέρει στην εφημερίδα Le Monde ο Franck Galland, ειδικός σε θέματα ασφάλειας που σχετίζονται με τους υδάτινους πόρους και συνεργάτης ερευνητής στο Ίδρυμα Στρατηγικών Ερευνών της Γαλλίας

#ΛΕΙΨΥΔΡΙΑ #ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ_ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ