एआई बुनियादी ढांचे के लिए दुर्लभ पृथ्वी तत्व एरबियम और इट्रियम महत्वपूर्ण हैं, चीन के पास आपूर्ति में प्रभुत्व है

बिजली के अलावा, इस एआई डेटासेंटर विस्तार लहर में चीन के अन्य दो प्राकृतिक लाभों को विदेशी देख लिया गया है।

हाल ही में, IEEE ने दो ऐसे नामों को उजागर किया है जिनकी पहले बाजार द्वारा कम ध्यान दिया जाता था—

Erbium (Er) and Yttrium (Y).

एक डेटा सेंटर के बीच के लंबी दूरी के प्रकाश संचार नेटवर्क में छिपा है, और दूसरा डेटा सेंटर को बिजली देने वाले गैस टरबाइन में, जो क्रमशः AI इंफ्रा के वर्तमान सबसे तनावपूर्ण दो मुद्दों को दर्शाते हैं:

Network and power.

सरल शब्दों में, इर्बियम डेटा को अधिक दूर तक पहुँचाने के लिए जिम्मेदार है; इट्रियम गैस टरबाइन के उच्च तापमान वाले सामग्री में उपयोग किया जाता है, जिससे यह उच्चतर तापमान पर स्थिरता से काम करता है और बिजली उत्पादन की दक्षता में सुधार होता है।

और जैसे-जैसे AI डेटासेंटर का भयंकर विस्तार हो रहा है, ये दोनों उपयोग भी लगातार अधिक महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं।

एक ओर, कैलकुलेशन क्लस्टर बड़े और बड़े हो रहे हैं, और अधिक कैलकुलेशन अब विभिन्न कैंपसों और शहरों के बीच स्थापित हो रहे हैं, जिसके लिए डेटा सेंटरों के बीच अधिक उच्च-गति, दीर्घ-दूरी ऑप्टिकल नेटवर्क की आवश्यकता होती है;

दूसरी ओर, एआई सर्वर बिजली की मांग को सैकड़ों मेगावाट और गीगावाट तक ले जा रहे हैं, और संयुक्त राज्य अमेरिका ने बिजली नेटवर्क की नए क्षमता को पूरा करने के लिए गैस टरबाइन ऑर्डर की लहर को फिर से शुरू कर दिया है।

यह कहा जा सकता है कि जब AI पूंजी व्यय GPU से प्रकाश नेटवर्क और बिजली प्रणाली तक फैल रहा है, तो आपूर्ति श्रृंखला के सबसे गहरे हिस्सों में छिपे दो छोटे धातुएँ भी फिर से मेज पर लाई जा रही हैं।

और अधिक ध्यान देने योग्य बात यह है कि, IEEE के अनुसार, हमारे देश इन दोनों लघु धातुओं का लगभग 100% उत्पादन करता है।

दूसरे शब्दों में, वर्तमान में घरेलू और विदेशी AI डेटासेंटर के विस्तार से उत्पन्न लाभ केवल GPU, प्रकाश मॉड्यूल और बिजली उपकरण जैसे स्पष्ट चरणों तक ही सीमित नहीं हो सकता है।

अभी भी हमारे पास आपूर्ति श्रृंखला के ऊपरी भाग में खोजने के लिए कार्ड हैं।

तो, इरबियम और इट्रियम एआई डेटा केंद्र निर्माण में कैसे शामिल होते हैं?

अब हम एक-एक करके देखते हैं।

एरबियम का तत्व प्रतीक Er है, परमाणु क्रमांक 68 है, और यह लैन्थेनाइड भारी लैन्थेनाइड है।

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इसका AI डेटा केंद्रों के साथ सबसे सीधा संबंध, डेटा केंद्रों के बीच के लंबी दूरी के ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क में बनता है।　

ज्ञात है कि आज के डेटा केंद्र केवल एक इमारत में सर्वर भरने तक सीमित नहीं हैं।

एकल AI क्लस्टर के आकार में लगातार वृद्धि के साथ, प्रशिक्षण, अनुमान और स्टोरेज संसाधन अलग-अलग कैंपसों और अक्सर अलग-अलग शहरों और देशों में विस्तारित हो रहे हैं, जिससे डेटा सेंटरों के बीच डेटा आदान-प्रदान में भारी वृद्धि हुई है।

उदाहरण के लिए, गूगल ने वैश्विक डेटासेंटर्स को जोड़ने के लिए एक निजी वाइड एरिया नेटवर्क विकसित किया है और इसके लिए स्थलीय और समुद्री तारों से भरा ऑप्टिकल फाइबर बॉन के रूप में उपयोग किया है।

इस वर्ष, इस नेटवर्क की कुल ऑप्टिकल फाइबर लंबाई 1000 लाख किलोमीटर से अधिक हो गई है, जो 43 Google Cloud क्षेत्रों को जोड़ती है।

और ये सैकड़ों, हजारों किलोमीटर की ऑप्टिकल लिंक्स एक सरल सवाल उठाती हैं: जितना दूर प्रकाश यात्रा करता है, उतना ही सिग्नल कमजोर हो जाता है।

अपने लिए एरबियम की भूमिका को बेहतर ढंग से समझने के लिए, हम प्रकाश संचार के सिद्धांत पर एक ब्रेक लेते हैं।

डेटा डेटा सेंटर से बाहर निकलने के बाद, ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से अगले नोड तक पहुँचने के लिए उच्च गति से बदलते लेजर पल्स में कोडित किया जाता है।

लेकिन समस्या यह है कि आधुनिक क्वार्ट्ज ऑप्टिकल फाइबर ने हानि को बहुत कम कर दिया है, फिर भी संकेत दूरी के साथ बढ़ते हुए लगातार कमजोर होता रहता है।

जब डेटा सिग्नल को कई दर्जन या सैकड़ों किलोमीटर तक ट्रांसमिट किया जाता है, तो सिग्नल को फिर से एम्पलीफाई करने की आवश्यकता होती है।

पहले, सामान्य विधि "प्रकाश-विद्युत-प्रकाश" थी, जिसमें पहले प्रकाश संकेत को विद्युत संकेत में बदला जाता था, फिर इसे बढ़ाया और प्रोसेस किया जाता था, और फिर पुनः प्रकाश में बदलकर भेजा जाता था।

लेकिन आधुनिक DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ऑप्टिकल नेटवर्क में, एक फाइबर एक साथ कई दर्जन या सैकड़ों अलग-अलग तरंगदैर्ध्य के संकेतों को एक साथ ट्रांसमिट कर सकती है।

यदि प्रत्येक मार्ग के लिए पहले बिजली में बदलना, संसाधित करना और फिर प्रकाश में वापस बदलना पड़े, तो उपकरण जटिल हो जाएंगे और लागत तथा ऊर्जा खपत भी बढ़ जाएगी।

At this point, the erbium-doped fiber amplifier, or EDFA, comes into play.

विशेष रूप से, EDFA में, इंजीनियर एक छोटे फाइबर खंड में थोड़ी मात्रा में Er³⁺ आयन मिलाते हैं और फिर 980 नैनोमीटर या 1480 नैनोमीटर के लेज़र का उपयोग “पंप” करते हैं।

जब इर्बियम आयन ऊर्जा अवशोषित करके उत्तेजित अवस्था में आ जाते हैं, तो जब संचार प्रकाश सिग्नल गुजरता है, तो ये प्रेरित उत्सर्जन के माध्यम से नए फोटॉन उत्सर्जित करते हैं, जिससे मूल प्रकाश सिग्नल को सीधे बढ़ाया जाता है।

Clearly, this directly reduces the process of converting light into electricity.

और यह भी दिलचस्प बात है कि इर्बियम सबसे अच्छा काम 1550 नैनोमीटर के पास के बैंड में करता है, जो आधुनिक क्वार्ट्ज ऑप्टिकल फाइबर के लिए कम सबसे कम हानि वाला और लंबी दूरी के संचार के लिए सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला खिड़की है।

इसके अलावा, अंतर्राष्ट्रीय टेलीकॉम संघ (ITU) के अनुसार, ईडीएफए एक साथ अलग-अलग तरंगदैर्ध्य के कई प्रकाश संकेतों को प्रवर्धित कर सकता है, बिना प्रत्येक चैनल के लिए अलग-अलग ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक रूपांतरण किए।

इसलिए आज के स्थलीय बॉन नेटवर्क, समुद्री ऑप्टिकल केबल और क्रॉस-रीजनल डेटा सेंटर इंटरकनेक्शन में, EDFA एक बहुत ही परिपक्व मुख्य उपकरण के रूप में बन चुका है।

इसका मतलब है कि इरबियम और इस एआई डेटासेंटर विस्तार चक्र के बीच का संबंध यह है कि जितने अधिक डेटासेंटर बनाए जाएंगे और जितना अधिक कैलकुलेशन क्षमता फैलाई जाएगी, उतने ही अधिक लंबी दूरी के ऑप्टिकल नेटवर्क के निर्माण और अपग्रेड की आवश्यकता होगी, जिससे EDFA की मांग भी बढ़ेगी।

हालाँकि, ध्यान दें कि इरबियम मुख्य रूप से मध्यम और लंबी दूरी के प्रकाश संचार को लाभ पहुँचाता है, न कि कैबिनेट के अंदर के कुछ दर्जन या सैकड़ों मीटर की छोटी दूरी के इंटरकनेक्शन को।

इसके अलावा, EDFA को भी पूरी तरह से अनिवार्य नहीं माना जा सकता।

ITU के अनुसार, EDFA के अलावा, रामन एम्पलीफायर, अर्धचालक प्रकाशिक एम्पलीफायर (SOA), और यहां तक कि O/E/O पुनर्जीवन उपकरण जिन्हें प्रकाशिक-विद्युत परिवर्तन करने की आवश्यकता होती है, सभी विभिन्न प्रकार के लिंक एम्पलीफिकेशन या विस्तार कार्यों को संभाल सकते हैं।

वास्तविक लंबी दूरी के ऑप्टिकल नेटवर्क में, रामन + ईडीएफए का मिश्रित प्रवर्धन योजना भी मौजूद है।

लेकिन दशकों के औद्योगीकरण के बाद, EDFA इनमें सबसे परिपक्व तकनीकी मार्ग बन गया है।

Yttrium का तत्व प्रतीक Y है और परमाणु संख्या 39 है।

यह लैंथनाइड श्रेणी में नहीं आता है, लेकिन चूंकि इसके रासायनिक गुण भारी लैंथनाइड्स के समान होते हैं और यह अक्सर उनके साथ सह-अस्तित्व में होता है, इसलिए औद्योगिक रूप से इसे भी लैंथनाइड प्रणाली में शामिल किया जाता है।

Yttrium's relationship with data centers is primarily the power systems that supply power to data centers.

बिना कुछ कहे, डेटा सेंटर कितना बिजली खाता है, सब जानते हैं।

अमेरिका के लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला का अनुमान है कि 2030 तक, डेटा केंद्र अमेरिका की लगभग 11.8% बिजली का उपभोग कर सकते हैं।

अमेरिकी ऊर्जा सूचना प्रशासन ने भी यह निर्णय लिया है कि डेटा केंद्रों की बिजली खपत में तेजी के साथ, प्राकृतिक गैस से बिजली उत्पादन नए बिजली की मांग का काफी हिस्सा संभालेगा।

जीई वर्नोवा, गैस टरबाइन के बड़े निर्माता, ने 2025 की वार्षिक रिपोर्ट में डेटा सेंटर को गैस टरबाइन की मांग में वृद्धि का महत्वपूर्ण चालक बताया है।

इसलिए, AI डेटासेंटर के विस्तार की प्रक्रिया ऊपर की ओर आगे बढ़ने लगी:

जब GPU की कमी के बाद ट्रांसफॉर्मर की कमी हुई, तो ट्रांसफॉर्मर के बाद ग्रिड क्षमता पर्याप्त नहीं रही, और जब ग्रिड डेटा सेंटर निर्माण की गति के साथ नहीं बढ़ पा रही थी, तो कंपनियाँ सीधे उत्पादन पक्ष पर बिजली ढूंढने लगीं।

Gas turbines have therefore become popular again.

सरल शब्दों में, गैस टरबाइन गैस को जलाकर उच्च तापमान की गैस उत्पन्न करती है, जो टरबाइन को घुमाती है और फिर जनरेटर के साथ मिलकर बिजली उत्पन्न करती है।

और गैस टरबाइन की दक्षता बढ़ाने के लिए, एक बहुत ही सरल तरीका है: अधिक गर्म जलाएं।

थर्मोडायनामिक्स के अनुसार, गैस का तापमान जितना अधिक होगा, गैस टरबाइन की दक्षता उतनी ही अधिक बढ़ने की संभावना होगी। लेकिन समस्या यह है कि जब तापमान बढ़ जाता है, तो टरबाइन ब्लेड इसे सहन नहीं कर पाते।

इसलिए, टरबाइन ब्लेड को अधिक उष्णता प्रतिरोधी बनाने के लिए, हमारे आज के प्रमुख चरित्रों में से एक, इट्रियम आता है।

वर्तमान में, उद्योग मुख्य रूप से थर्मल बैरियर कोटिंग के रूप में ऑक्सीजन स्थिरीकृत ज़िर्कोनिया (YSZ) का उपयोग करता है।

इसका सिद्धांत ऑक्सीजन ज़िर्कोनिया में लगभग 6%–8% ऑक्सीजन इट्रियम मिलाना है।

शुद्ध ऑक्साइड ज़िर्कोनिया की थर्मल कंडक्टिविटी कम होती है और इसलिए इसे इंसुलेशन के लिए उपयुक्त माना जाता है, लेकिन तापमान में लगातार उतार-चढ़ाव के साथ इसमें क्रिस्टललाइन रूपांतरण होता है और साथ ही आयतन में परिवर्तन भी होता है, जिसके परिणामस्वरूप बार-बार चक्र के बाद कोटिंग में दरारें पड़ने लगती हैं या यहां तक कि छिल जाती है।

यूट्रियम ऑक्साइड मिलाने से Y³⁺ ऑक्साइड ज़िर्कोनियम के जालक में प्रवेश करता है और उपयुक्त मात्रा में ऑक्सीजन रिक्तियाँ बनाता है, जिससे ऑक्साइड ज़िर्कोनियम की उच्च तापमान क्रिस्टल संरचना स्थिर होती है और यह बार-बार होने वाले ठंडे-गर्म साइकल में बेहतर स्थिरता बनाए रखता है।

अंतिम रूप से प्राप्त YSZ न केवल ताप रोकता है, बल्कि लंबे समय तक उच्च तापमान और दोहराए जाने वाले थर्मल साइकिल का भी सामना करता है, जिससे गैस टरबाइन ब्लेड को एक सेरामिक थर्मल आर्मर पहनाया जाता है।

यह कोटिंग नीचे की धातु की पंखुड़ियों पर वास्तविक तापमान को कम करती है और शीतलन वायु की खपत को कम करती है, जिससे गैस टरबाइन को उच्चतर तापमान पर संचालित किया जा सकता है।

नासा के प्रारंभिक तुलनात्मक परीक्षणों ने ऑक्साइड इट्रियम, ऑक्साइड मैग्नीशियम और ऑक्साइड कैल्शियम द्वारा स्थिरीकृत ऑक्साइड ज़िर्कोनिया की तुलना की और अंततः यह स्पष्ट किया कि समग्र टिकाऊपन और प्रसंस्करण लागत के संदर्भ में, ऑक्साइड इट्रियम द्वारा स्थिरीकृत ऑक्साइड ज़िर्कोनिया तीनों में से सर्वोत्तम है।

तो, सारांश में, यिट द्वारा खपत की गई डेटा सेंटर तर्क वास्तव में है:

जितना डेटा सेंटर में बिजली की कमी होती है → उतना ही नए बिजली उत्पादन की मांग बढ़ती है → गैस टरबाइन के ऑर्डर बढ़ते हैं → उच्च तापमान के पंखे और थर्मल बैरियर कोटिंग की मांग इसके साथ बढ़ती है → जो ऑक्साइड ऑफ योट्रियम तक पहुंचती है।

Of course, this chain is longer than erbium.

और, हर डेटासेंटर के पास अपना गैस टरबाइन नहीं होता, और गैस बिजली केवल डेटासेंटर के लिए नए बिजली स्रोतों में से एक है।

इसी समय, मैग्नीशियम ऑक्साइड, कैल्शियम ऑक्साइड और अधिक उन्नत नवीन थर्मल बैरियर सामग्रियाँ YSZ के स्थान पर प्रयास की जा सकती हैं।

लेकिन वर्तमान में, ऑक्साइड ऑफ योरोपियम के लिए अल्पकालिक रूप से परीक्षण और इंजीनियरिंग प्रमाणीकरण की सीमा बनी हुई है।

अंत में आपूर्ति पक्ष को देखें।

एक बात सच है, हमारे पास दुनिया के अधिकांश एर्बियम और इट्रियम अयस्क हैं, लेकिन वास्तविक अंतर को बढ़ाने वाला मुख्य रूप से बाद की पृथक्करण और प्रसंस्करण क्षमता है।

चूंकि लैंथनाइड तत्व अक्सर एक साथ मिले होते हैं और उनकी रासायनिक विशेषताएँ अत्यंत समान होती हैं, इसलिए एरबियम और इट्रियम को अलग करके औद्योगिक स्तर की उच्च शुद्धता प्राप्त करने के लिए आमतौर पर कई दर्जन से लेकर सैकड़ों स्तरों के विलायक निष्कर्षण की आवश्यकता होती है, जिसमें उत्पादन लाइन, प्रक्रिया और अनुभव के लिए बहुत उच्च आवश्यकताएँ होती हैं।

USGS के डेटा के अनुसार, 2020 से 2023 के बीच, संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा आयातित इट्रियम यौगिकों में से 93% सीधे चीन से आयात किए गए थे, शुद्ध आयात निर्भरता 100% थी;

IEEE के अनुसार, वर्तमान में चीन के बाहर ऑक्साइड एरबियम के व्यावसायिक स्तर पर उत्पादन करने वाले कोई उद्यम लगभग नहीं मिलते।

इसलिए, हमारे देश का वास्तविक लाभ केवल खनन तक सीमित नहीं है, बल्कि रेयर एर्थ अयस्कों को अलग करने, शुद्ध करने और स्थिर रूप से उच्च शुद्धता वाले एर्बियम, इट्रियम आदि सामग्रियों में परिवर्तित करने की औद्योगिक क्षमता में है।

जब विदेशी मांग बढ़ती है, तो यदि स्थानीय पृथक्करण और शुद्धिकरण क्षमता समान रूप से अनुसरण नहीं करती है, तो इस मध्यवर्ती चरण में केंद्रित आपूर्ति श्रृंखला का लाभ भी विदेशी बाजार में मूल्य के अतिरिक्त में और अधिक परिवर्तित हो सकता है।

हालांकि, यह भी पहले से जानना आवश्यक है कि छोटी धातुओं के रूप में, एरबियम और इट्रियम दोनों बहुत छोटे बाजार हैं।

वर्तमान ऑक्साइड मूल्य और उपलब्ध उत्पादन के आधार पर अनुमानित किया गया है कि विश्व स्तर पर इर्बियम और इट्रियम के उपरि कच्चे माल बाजार का कुल आकार सामान्य वर्ष में लगभग 100 मिलियन से 200 मिलियन डॉलर का है।

उत्पादन के संदर्भ में, USGS का अनुमान है कि 2025 में विश्व स्तर पर योटियम उत्पादन, ऑक्साइड योटियम के रूप में, केवल लगभग 10,000 से 15,000 टन होगा; एरबियम के लिए विश्व स्तर पर एकल उत्पादन का कोई प्रामाणिक आंकड़ा उपलब्ध नहीं है, लेकिन समग्र बाजार केवल किलोटन स्तर का है।

That is, this is not a commodities market worth tens or hundreds of billions of dollars, but a small metal market with a small size and highly concentrated supply.

इसलिए, जब तक AI डेटासेंटर लंबी दूरी के ऑप्टिकल नेटवर्क और गैस टरबाइन के विस्तार को बढ़ाते रहेंगे, भले ही नए अनुरोध की परम मात्रा अत्यधिक न हो, ऐसे छोटे बाजार में यह काफी स्पष्ट सीमांत परिवर्तन उत्पन्न कर सकती है।

Of course, erbium and yttrium are both not irreplaceable; the actual incremental value AI will ultimately bring still needs to be observed.

रेफरेंस लिंक

[1]https://spectrum.ieee.org/rare-earth-shortage?itm_source=homepage&itm_medium=hero&itm_campaign=hero-2026-08-27&itm_content=hero2

[2]https://ntrs.nasa.gov/citations/19760025104?utm_source=chatgpt.com

[3]https://www.gevernova.com/investors/annual-report/ceo-letter?utm_source=chatgpt.com

[4]https://www.itu.int/dms_pub/itu-t/opb/hdb/t-hdb-out.10-2009-1-pdf-e.pdf?utm_source=chatgpt.com

यह लेख वेचेन ग्रुप "क्वांटम बिट" से आया है, लेखक: फ्रंटियर टेक्नोलॉजी पर ध्यान दें