Im US-Bundesstaat Utah ist der Bau eines der weltweit größten Rechenzentren offiziell genehmigt worden. Das Projekt markiert einen weiteren Meilenstein im globalen Wettlauf um leistungsfähige Infrastruktur für Künstliche Intelligenz. Wie gewohnt gibt es Diskussionen über Energieverbrauch und Nachhaltigkeit.

Enormer Stromverbrauch

Vorangetrieben wird das Vorhaben von der Military Installation Development Authority (MIDA), einer staatlichen Behörde mit wirtschaftlich-militärischem Fokus. Geplant ist ein riesiger KI-Campus, der in mehreren Bauphasen entstehen soll und eine maximale Leistung von bis zu neun Gigawatt erreichen könnte. Der Campus wäre nach heutigen Maßstäben nach Fertigstellung der energiehungrigste Einzelstandort weltweit.

Zum Vergleich: Der gesamte Stromverbrauch des Bundesstaates Utah liegt derzeit bei rund vier Gigawatt. Das neue Rechenzentrum würde damit mehr als doppelt so viel Energie benötigen wie der gesamte Bundesstaat selbst. Allerdings ist Utah sehr dünn besiedelt und hauptsächlich landwirtschaftlich geprägt. Das Bundesland Bremen, mit einem Bruchteil der Bevölkerung von Utah, hat 2023 ebenfalls rund vier Gigawatt Strom verbraucht. Nichtsdestotrotz verdeutlichen diese Dimensionen, wie stark der Bedarf an Rechenleistung durch KI-Anwendungen inzwischen gestiegen ist.

Autarke Energieversorgung

Ein bemerkenswerter Aspekt des Projekts ist die geplante Energieversorgung. Das Rechenzentrum soll weitgehend unabhängig vom öffentlichen Stromnetz betrieben werden. Stattdessen ist vorgesehen, eigene Gaskraftwerke vor Ort zu errichten, die über die sogenannte Ruby-Pipeline mit Erdgas versorgt werden. Dieses Konzept soll verhindern, dass das bestehende Stromnetz zusätzlich belastet wird. Gleichzeitig könnte überschüssige Energie sogar wieder ins Netz eingespeist werden. Dennoch bleibt der hohe Ressourcenbedarf ein zentraler Kritikpunkt.

Strategische Bedeutung im globalen KI-Wettlauf

Das Projekt ist nicht nur ein nationales Infrastrukturvorhaben, sondern auch geopolitisch motiviert. Die Befürworter sehen darin eine notwendige Antwort auf massive Investitionen anderer Länder, insbesondere Chinas, in KI- und Energieinfrastruktur. Rechenzentren sind das Rückgrat moderner KI-Systeme, sie ermöglichen das Training und den Betrieb großer Modelle. Entsprechend investieren Technologieunternehmen weltweit Milliarden in neue Kapazitäten.

Wirtschaftliche Chancen und ökologische Risiken

Neben der technologischen Bedeutung verspricht das Projekt auch wirtschaftliche Impulse für die Region. Großprojekte dieser Art schaffen Arbeitsplätze und ziehen weitere Unternehmen an, die auf leistungsfähige Recheninfrastruktur angewiesen sind. Gleichzeitig wächst jedoch die Kritik an den ökologischen Auswirkungen. Rechenzentren zählen bereits heute zu den größten Stromverbrauchern weltweit. Experten warnen, dass Projekte in dieser Größenordnung nicht nur enorme Energiemengen benötigen, sondern auch Wasserressourcen belasten und lokale Infrastrukturen wie ÖPNV, das Straßennetz oder auch öffentliche Einrichtungen durch den starken Zuzug neuer Arbeitskräfte unter Druck setzen könnten. Bemerkenswert ist in diesem Zusammenhang noch die Tatsache, dass das Bauprojekt ohne vorherige Umweltprüfung genehmigt wurde und zudem noch nicht bekannt ist, wann diese überhaupt vorliegen soll.

TSMC rüstet heimische Fabriken auf, das freie Equipment dafür geht in die deutsche Fabrik alias ESMC. So schlägt man zwei Fliegen mit einer Klappe, denn die N4-Prozessfamilie wird noch Jahre vor Ort gebraucht, während die bisherige 22-nm- bis 28-nm-Fertigung an anderer Stelle Verwendung findet.

Fab 15 in Taiwan wirft 22-nm-Equipment raus

TSMCs Fab 15 hat schon einige Jahre auf dem Buckel, denn sie wurde bereits 2011/2012 in Betrieb genommen. Stetig erweitert besteht sie nun primär aus zwei Teilen: Fab 15A wurde für Chips in Strukturgrößen von 28 nm bis hinab zu 22 nm gebaut, Fab 15B wiederum war die Geburtsstätte von N7+, also dem ersten Prozess von TSMC, der EUV-Lithografie in der Serienfertigung nutzte. Die Fabrikteile sind dabei physisch getrennt, Fab 15A liegt mit vier kleineren Phasen (wie Ausbauten bei TSMC heißen) im Osten, auf der anderen Seite der Straße und Kreuzung liegt die größere Fab 15B mit drei Fabrikgebäuden.

TSMC braucht mehr moderne Kapazität

Im Quartalsbericht vor drei Wochen erklärte TSMC bereits, erstmals in der Geschichte zusätzlich ältere Fertigungskapazität auszubauen – normalerweise wird nach der Weiterentwicklung zu einem neuen Prozess nur dieser mit neuen Fabriken unterstützt. Dabei bezog sich das Unternehmen einerseits auf die 3-nm-Fertigung, für die an Fab 18 ein neues Gebäude und damit eine zusätzliche Phase entsteht.

Fab 15 als Vorgängerwerk wird jedoch ebenfalls neu ausgerüstet. Der neuere Teil Fab 15B soll von aktuellen N7+ bis N5-Prozessen auf N3 hochgestuft werden. Das geht mit relativ wenig Aufwand, da sich die grundlegenden Teile in der Produktion nicht verändert haben – schließlich wurden hier ja schon die stets aufrüstbaren EUV-Systeme genutzt.

Fab 15A wechselt von 22 nm auf 4 nm

Anders sieht bei Fab 15A anders aus. Diese ist lediglich mit DUV-Scannern ausgestattet, hier eine Aufrüstung zu vollziehen ist entsprechend umfangreicher. TSMC wird diese Anlage auf N4 aufrüsten, dem aktuellen hochklassigen Mainstream-Prozess, der noch Grundlage für viele Jahre und deshalb hoch gefragt ist. Dafür muss in Fab 15A aber deutlich mehr entfernt werden, was vom Zeitpunkt für TSMC jedoch passend gewählt erscheint: Die Gerätschaften für die 22-nm-Produktion eignen sich perfekt für den Fabrikbau in Deutschland. Bei ESMC sollen in dieser Fertigungsstufe Chips unter anderem für den Automotive-Markt gebaut werden.

Die Umrüstkosten für die Fab 15 liegen laut taiwanischen Medien bei rund 100 Milliarden New Taiwan Dollar, umgerechnet etwa 3,2 Milliarden US-Dollar. Ein Zeitplan wurde noch nicht bekannt, da Fab 24 in Dresden aber bereits Ende 2027 die Produktion starten soll, muss die Ausrüstung dafür entsprechend in den kommenden Monaten angeliefert werden.

Microns bisher „größte“ SSD erreicht den Markt. Die Enterprise-SSD der Serie 6600 ION speichert 245,76 TB und damit die doppelte Datenmenge des vorherigen Spitzenmodells der Serie. Dank PCIe 5.0 sind hohe Transferraten möglich. Leistung und Energieeffizienz lassen HDDs alt aussehen.

Micron will bei 250 TB erster sein

Micron könnte mit der 6600 ION der erste Hersteller sein, der die 250-TB-Kapazitätsklasse in Serie anbietet. Kioxia hat seine LC9-Serie mit 245 TB zwar schon bemustern lassen, doch ist unklar, ob diese schon den nächsten Schritt zum Marktstart genommen hat. Auch die Sandisk DC SN670 ist mit ebenfalls rund 250 TB zumindest schon für dieses Jahr eingeplant.

Allen gemein ist der Einsatz von QLC-NAND-Flash mit 2 Tbit (256 GB) Speicherkapazität pro Die. Davon sind rund 1.000 Stück in zahlreichen Packages untergebracht. Von insgesamt 256 TB bleiben 245,76 TB als nutzbarer Speicherplatz übrig, der Rest dient als Reserve, um etwaige Ausfälle zu kompensieren sowie Leistung und Haltbarkeit zu steigern.

Das E3.L-Format musste her

Während die 6600-ION-Serie bisher in den Formfaktoren U.2 (15 mm Höhe) und E3.S 1T (7,5 mm Höhe) mit 30,72 TB, 61,44 TB und 122,88 TB angeboten wurde, gibt es für das 245-TB-Modell ein neues Format. Statt des kurzen E3.S kommt das längere E3.L zum Einsatz (siehe Tabelle weiter unten). Eine U.2-Version gibt es alternativ, denkbar ist, das darin zwei Platinen gestapelt sind, um die Menge der Chips unterzubringen.

Hoher Durchsatz dank PCIe 5.0

Selbst wenn die Verwaltung der doppelten Menge an Speicherchips einen Tick an Leistung im Vergleich zu den kleineren Modellen der Serie kostet, ist die 6600 ION mit 245 TB immer noch schnell unterwegs. Micron gibt im Datenblatt (PDF) an, dass sequenziell mit bis zu 13.700 MB/s gelesen und mit bis zu 3.000 MB/s geschrieben wird. In der Spitze werden 1,78 Millionen IOPS beim zufälligen Lesen erreicht, die Schreibleistung ist mit 42.000 IOPS deutlich geringer.

Unverändert bleiben die „typischen“ Latenzen mit 100 µs beim Lesen und 20 µs beim Schreiben. Auch die Haltbarkeitsgarantie bleibt bei 1 DWPD für sequenzielle Workloads. Dass jede HDD bei Durchsatz, Latenz und IOPS um ein Vielfaches geschlagen wird, benötigt heute kaum noch eine Erwähnung.

Höchste Speicherdichte

245 TB sind fast sechs Mal so viel wie die bisher größte HDD mit 44 TB zu bieten hat. Dabei sind die SSDs deutlich kompakter als ein 3,5″-Gehäuse mechanischer Festplatten. In puncto Speicherdichte sind entsprechende SSDs demnach der absolute Benchmark der Branche. Micron rechnet vor, dass sich in einem Server-Rack rund 177 Petabyte mit der E3.L-Version und 106 PB mit der U.2-Version realisieren lassen. Mit den 44-TB-HDDs seien es hingegen nur knapp 32 PB.

Mit bis zu 30 Watt fällt die Leistungsaufnahme etwas höher als in der 122-TB-Klasse aus, dennoch ist diese in Relation zum Speichervolumen äußerst gering. Umgerechnet werden nur etwa 0,12 Watt pro TB benötigt, während eine 44-TB-HDD bei rund 0,23 Watt pro TB liege. Für dieses Beispiel vergleicht Micron die SSD mit einer 44-TB-HDD, für die dieselbe Leistungsaufnahme von 10 Watt wie für eine 36-TB-HDD angenommen wird.

Und der Preis?

Auch wenn sich bei Platzbedarf und Leistungsaufnahme sowie der Leistung pro Watt große Vorteile der SSD-Technik gegenüber HDDs im Rechenzentrum ergeben, wird ein Vergleich von den SSD-Herstellern stets gescheut: nämlich der Preisvergleich. Wie im Serversegment üblich, werden die Preise nicht öffentlich kommuniziert. Der Preis pro Terabyte dürfte bei der SSD aber erheblich über jenem einer HDD liegen.

Teils finden solche Produkte aber ihren Weg in den Endkundenmarkt. Dort wird Microns ION 6550 (eine andere Serie mit TLC-NAND) mit 61 TB ab 28.516 Euro angeboten. Dass die 245-TB in diesem Markt erheblich mehr als 100.000 Euro kosten dürfte, liegt somit auf der Hand. Geschäftskunden genießen zwar andere Konditionen, dürften pro TB aber dennoch ein Vielfaches im Vergleich zu einer HDD-Bestückung zahlen müssen.