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MIT Tech Review 8일 전

차세대 AI를 이끄는 소재 과학의 혁신

IMP
7/10
핵심 요약

차세대 AI 기술이 요구하는 고성능, 고에너지 효율 및 극한 환경에서의 신뢰성은 전적으로 '첨단 소재'의 혁신에 달려 있습니다. Syensqo는 반도체 제조 공정의 난제를 해결하고, 전기차 및 자동차 냉각 기술을 데이터센터에 접목하여 고성능과 지속 가능성을 모두 갖춘 AI 인프라 구축을 지원합니다. 이는 AI 발전의 한계를 결정짓는 소재 과학의 중요성을 보여줍니다.

번역된 본문

후원 제공: Syensqo

AI에 대한 논의는 종종 알고리즘, 컴퓨팅 파워, 또는 새로운 반도체 팹(Fab) 및 하이퍼스케일 데이터센터에 대한 막대한 투자를 중심으로 이루어집니다. 하지만 이러한 발전을 가능하게 하는 기저에는 또 다른 혁신의 계층이 있습니다. 바로 '첨단 소재(Advanced materials)'입니다.

모든 새로운 세대의 AI 기술은 더 많은 처리 능력, 더 많은 메모리, 더 큰 에너지 효율성, 그리고 더 높은 신뢰성을 요구합니다. 컴퓨팅 성능이 향상될 때마다 AI를 구동하고 만드는 시스템에 가해지는 물리적 부담도 함께 증가합니다. 이러한 성능 향상을 실현하려면 칩 설계 및 시스템 아키텍처의 발전뿐만 아니라, 극한의 조건에서도 원활하게 작동할 수 있도록 지원하는 '소재'의 발전이 필수적입니다. AI가 계속해서 반도체 및 데이터센터 인프라의 물리적 한계를 높임에 따라, 첨단 소재는 단순히 이 분야의 혁신을 지원하는 수준을 넘어 가능한 것의 한계를 정의하고 있습니다.

성능 우선 첨단 소재는 성능 과제를 해결하기 위해 존재합니다. AI의 기준이 높아짐에 따라 이러한 과제들도 더욱 까다로워지고 있습니다. 오늘날 반도체 칩을 제조하려면 오차를 거의 허용하지 않는 수천 개의 엄격하게 제어된 공정 단계가 필요합니다. 미세한 온도 변화나 화학적 불안정성은 수율을 떨어뜨리고 제조 비용을 상승시키는 결함을 초래할 수 있습니다. 새로운 세대의 반도체 칩이 등장할 때마다 제조사들은 점점 더 가혹해지는 작동 조건 하에서 더 높은 순도, 더 강력한 화학 및 플라즈마 저항성, 그리고 더 뛰어난 안정성을 제공할 수 있는 첨단 소재를 찾습니다. 이는 우리에게 익숙한 엔지니어링 과제가 새로운 극한으로 치닫는 상황입니다. 바로 이 지점에서 소재 혁신이 중요한 차이를 만들어냅니다. 폴리머(Polymers), 엘라스토머(Elastomers), 특수 유체(Specialty fluids) 및 기타 첨단 소재의 지속적인 발전이 새로운 세대의 기술을 가능하게 합니다. 소재 기업에게 반도체 제조를 재발명하는 것은 중요하지 않습니다. 오히려 산업을 지탭하는 소재가 해당 산업과 함께 계속해서 발전하도록 보장하는 것이 핵심입니다.

이와 동일한 원칙은 반도체 제조 공장 너머의 영역에도 적용됩니다. AI 워크로드가 더욱 요구 수준이 높아짐에 따라 이를 구동하는 물리적 인프라 역시 빠르게 진화하고 있습니다. 컴퓨팅 밀도가 높아지면서 데이터센터 설계가 변화하고 있으며, 이는 더 정교한 열 관리(Thermal management), 고전압 전력 아키텍처, 증가된 데이터 스토리지 및 더 빠르고 신뢰할 수 있는 데이터 전송의 필요성을 촉발하고 있습니다. 냉각 및 전력 관리에서부터 커넥터, 캐패시터(Capacitors), 하드 디스크 드라이브와 같은 핵심 전자 부품에 이르기까지 시스템의 모든 부품이 더 큰 압력을 받고 있습니다.

Syensqo(시엔코)는 전자 및 전기 부품에 대한 전문 지식과 다른 시장에서 얻은 통찰력을 바탕으로 이러한 새롭게 부상하는 요구를 충족하기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어, 데이터센터가 고전압 아키텍처와 더 높은 전력 밀도로 전환됨에 따라 우리가 직면하는 많은 소재적 과제는 전기차(EV)의 과제와 매우 흡사합니다. 예를 들어, 반도체 및 자동차 냉각 시스템의 유체 순환 기술은 AI 서버용 다이렉트 액체 냉각(Direct liquid-cooling) 설계에 적용될 수 있습니다. 시장 간의 지식을 이전함으로써, 우리는 새로운 전력 및 열 관리 솔루션을 가속화하는 동시에 차세대 AI 인프라에 필요한 신뢰성을 지원할 수 있습니다.

반도체 제조에 대해 이야기하든 하이퍼스케일 서버 팜에 대해 이야기하든, 소재 과학 기업이 직면한 과제는 동일합니다. 바로 신뢰성을 저하시키지 않으면서 더 높은 성능을 구현하는 것입니다.

성능의 의미에 대한 새로운 정의 성능이 최우선 순위로 남아있지만, 성능이 정의되는 방식은 변화하고 있습니다. 차세대 반도체 및 데이터센터의 기술적 요구 사항이 점점 까다로워지는 것을 충족하는 것 외에도, 이러한 소재가 더 책임감 있게 개발되고 제조되어야 한다는 기대가 생겼습니다. 예를 들어, 과불화탄성체(Perfluoroelastomers)는 반도체 제조 장비를 밀봉하는 데 사용됩니다. 이 소재들은 극단적인 온도, 공격적인 플라즈마 환경 등 매우 가혹한 조건에서 작동합니다.

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Sponsored Provided by Syensqo The conversation about AI often centers on algorithms, computing power, or huge investments in new semiconductor fabrication plants and hyperscale data centers. But beneath each of these advances is another layer of innovation that makes them possible: advanced materials. Every new generation of AI technology demands more processing power, more memory, greater energy efficiency, and higher reliability. Every increase in computing performance increases the physical demands placed on the systems that make and run AI. Delivering these gains depends not only on advances in chip design and system architecture, but on advances in the materials that enable them to perform under extreme conditions. As AI continues to push the physical limits of semiconductors and data center infrastructure, advanced materials are no longer simply supporting innovation in this area; they are defining the limits of what is possible. Performance first Advanced materials exist to solve performance challenges. As AI raises the bar, these challenges are becoming more demanding. Manufacturing a semiconductor chip today requires thousands of tightly controlled process steps, with almost no room for error. Tiny variations in temperature or chemical instability can create defects that reduce yield and drive up manufacturing costs. With every new generation of semiconductor chips, manufacturers seek advanced materials that can deliver greater purity, higher chemical and plasma resistance, and better stability under increasingly harsh operating conditions. These are familiar engineering challenges being pushed to new extremes. And it’s here that materials innovation makes the difference with continuous advances in polymers, elastomers, specialty fluids, and other advanced materials that make each new generation of technology possible. For materials companies, it’s not about reinventing semiconductor manufacturing but about ensuring the materials supporting the industry continue to evolve alongside it. This same principle applies beyond the semiconductor fabrication floor. As AI workloads become more demanding, the physical infrastructure that powers them is evolving rapidly. Increasing computing density is transforming data center design, driving the need for more sophisticated thermal management, higher-voltage power architectures, increased data storage, and faster, more reliable data transmission. Every part of the system is under greater pressure, from cooling and power management to critical electronic components, such as connectors, capacitors, and hard disk drives. At Syensqo, we're building on our expertise in electronic and electrical components, along with insights from other markets, to meet these emerging needs. For example, as data centers shift to higher-voltage architectures and greater power density, many of the materials challenges we face closely mirror those of electric vehicles. Fluid-circulation know-how from semiconductor and automotive coolant systems, for instance, can be adapted to direct liquid-cooling designs for AI servers. By transferring knowledge across markets, we can accelerate new power and thermal management solutions while supporting the reliability required by next-generation AI infrastructure. Whether we’re talking about semiconductor fabrication or hyperscale server farms, the challenge for materials science companies is the same: enabling greater performance without compromising reliability. A new definition of what performance means While performance remains the first priority, the way performance is defined is changing. In addition to meeting the increasingly demanding technical requirements of next-generation semiconductors and data centers, there is now an expectation that these materials are developed and manufactured more responsibly. Perfluoroelastomers, for example, are used to seal semiconductor manufacturing equipment. These materials operate under extreme temperatures, aggressive plasma, and highly reactive chemicals. To make the process more sustainable, at Syensqo, our next generation of perfluoroelastomers use a fluorosurfactant-free manufacturing process. Our goal was to make a better-performing material, produced in a better way, ensuring manufacturers no longer have to choose between higher performance and a more responsible way of producing the materials that enable it. This approach reflects a broader reality across the industry. New materials aren’t adopted simply because they are new. Qualification can take years, and manufacturers only make changes when a material solves a genuine engineering challenge or enables new technology. Performance remains the price of entry. The difference today is that the definition of performance has expanded. Success increasingly depends on delivering technical excellence through more responsible manufacturing from the outset. Accelerating the pace of discovery As the performance bar rises, the way we innovate must evolve with it. Developing advanced materials has traditionally involved a lengthy process of hypothesis, synthesis, testing, and iteration. While this process remains unchanged, new digital tools are helping researchers move through these cycles faster. By helping researchers identify the most promising candidates earlier, AI can reduce the number of physical experiments required and accelerate the earliest stages of materials discovery. AI isn’t replacing scientific expertise. It’s helping scientists apply that expertise more effectively, allowing them to spend less time searching for answers and more time solving the industry's toughest challenges. At Syensqo, we're putting this approach into practice through use of several AI tools, including the Microsoft Discovery platform, which are helping researchers identify and evaluate promising molecular candidates for next-generation heat transfer fluids, used in semiconductor manufacturing and data centers. AI helps our researchers rapidly identify and evaluate promising molecular candidates based on the properties they need to achieve. This allows us to focus laboratory work where it has the greatest potential to deliver results, accelerating discovery and reducing the time needed to turn promising materials into solutions customers can qualify and deploy. The journey from laboratory discovery to a qualified material will always require scientific expertise, rigorous testing, and close collaboration with customers. But by accelerating the earliest stages of discovery, AI can help materials innovation keep pace with the evolving needs of industries such as semiconductors, electronics, and data centers. Progress is earned The future of artificial intelligence will depend on better algorithms, more powerful chips, and larger computing infrastructure. But sustaining that progress will also require advances in the materials that make those technologies possible. Whether in semiconductor manufacturing or AI infrastructure, progress is earned. Every new generation of technologies raises the bar, and every new material must prove it can deliver the performance, reliability, and efficiency needed before it earns its place. For materials companies, that remains both the challenge and the opportunity. This content was produced by Syensqo. It was not written by MIT Technology Review’s editorial staff. Deep Dive Artificial intelligence A startup claims it broke through a bottleneck that’s holding back LLMs Subquadratic has now shared more details about its new model. But some are still skeptical. By Will Douglas Heaven archive page A reality check on the AI jobs hysteria What do the numbers really say about the impact of artificial intelligence on the labor market? The answer might surprise you. By David Rotman archive page Anthropic found a hidden space where Claude puzzles over concepts A new technique has let the company probe deeper than ever into the weird workings of an LLM. By Will Douglas Heaven archive page