Yapay Zeka Altyapısı İçin Kritik Olan Nadir Toprak Elementleri Erbiyum ve İtriyum, Çin Tedarikte Sıra Başında

Elektrik dışında, bu AI veri merkezi genişleme dalgasında Çin'in iki başka doğal avantajı da yurt dışından keşfedildi.

Son zamanlarda IEEE, daha önce piyasa tarafından nadiren dikkat çekilen iki ismi ortaya çıkardı—

Erbium (Er) ve Yttrium (Y).

Biri veri merkezleri arasındaki uzun mesafeli optik iletişim ağında, diğeri veri merkezlerine güç sağlayan gaz türbinlerinde saklı; ikisi de AI Altyapısı'nın şu anki en büyük iki endişesini temsil ediyor:

Ağ ve elektrik.

Kısaca, erbiyum verilerin daha uzaklara iletilmesini sağlar; itriyum ise gaz türbinlerinin yüksek sıcaklık malzemelerinde kullanılarak, daha yüksek sıcaklıklarda stabil çalışmasını ve elektrik üretimi verimliliğini artırır.

Ancak AI veri merkezlerinin hızla genişlemesiyle birlikte, bu iki kullanım da giderek daha önemli hale geliyor.

Bir yandan, hesaplama kapasitesi kümeleri giderek daha büyük hale gelmekte, giderek daha fazla hesaplama kapasitesi kampüsler arası ve şehirler arası dağıtılmaya başlamaktadır; veri merkezleri arasında daha fazla yüksek hızlı, uzun mesafeli optik ağ kurulması gerekmektedir.

Öte yandan, AI sunucuları elektrik talebini yüzlerce MW'dan hatta GW'lere kadar yükseltiyor ve ABD, şebeke kapasitesi artışını karşılamak için gaz türbinleri siparişlerinde yeni bir dalga yaşıyor.

Yapay zeka sermaye harcamalarının GPU'dan ışık ağı ve elektrik sistemlerine doğru yayılmasıyla, geçmişte tedarik zincirinin en derinlerinde saklanan iki küçük metal yeniden masaya gelmeye başlamıştır.

Daha da önemlisi, IEEE'ye göre ülkemiz, bu iki küçük metalin neredeyse %100 üretimini gerçekleştirmektedir.

Yani, şu anda iç ve dış piyasalarda AI veri merkezlerinin kapasite artırımıyla ortaya çıkan faydalar, yalnızca GPU, ışık modülleri ve elektrik ekipmanları gibi göze çarpan alanlarda kalmayabilir.

Tedarik zincirinin daha üst katmanlarına doğru devam edin, elimizde hâlâ kartlar var.

Peki, erbiyum ve itriyum nasıl katılır AI veri merkezi inşasına?

Şimdi tek tek inceleyelim.

Erbium'un sembolü Er, atom numarası 68'dir ve lantanitler arasında ağır bir nadir toprak elementidir.

△

En doğrudan ilişkisi, veri merkezleri arasındaki uzun mesafeli fiber optik ağlarında gerçekleşir.　

Yaygın olarak bilindiği gibi, bugünün veri merkezleri sadece bir bina içine sunucuları doldurmakla kalmıyor.

Bireysel AI kümelerinin boyutu arttıkça, eğitim, çıkarım ve depolama kaynakları farklı kampüsler hatta farklı şehirlere ve ülkelere yayılmaya başlıyor ve veri merkezleri arasındaki veri alışverişi miktarı da ciddi şekilde artıyor.

Örneğin, Google, küresel veri merkezlerini bağlayan özel bir geniş alan ağı inşa etmiş ve kara ve deniz altı fiberlerini ana hat olarak kullanmıştır.

Bu yıl, bu ağın toplam fiber uzunluğu 10 milyon kilometreden fazla olup, 43 Google Cloud bölgesine bağlanmıştır.

Bu yüzlerce, binlerce kilometrelik fiber optik bağlantılar, en temel soruyu da beraberinde getiriyor: Işık ne kadar uzaklara ulaşırsa, sinyal o kadar zayıflar.

Erbiyumun buradaki rolünü daha iyi anlamak için ışık iletişim prensibine bir ara verelim.

Veri veri merkezinden çıktıktan sonra, fiber optik kablolar boyunca bir sonraki düğüme doğru hızlıca değişen lazer impulslarına kodlanır.

Ancak sorun, modern kuvars fiberlerin kaybı çok düşük seviyeye getirilmiş olsa bile, sinyalin iletim mesafesi arttıkça sürekli zayıflamasıdır.

Veri sinyali onlarca, yüzlerce kilometre iletildikten sonra sinyalin tekrar güçlendirilmesi gerekir.

Daha önce genel uygulama, ışık sinyalini önce elektrik sinyaline dönüştürmek, amplifiye etmek ve işlemek, ardından tekrar ışığa dönüştürerek göndermekti.

Ancak modern DWDM (Yoğun Dalga Boyu Bölümleme Çoğullama) optik ağlarında, bir iplik aynı anda onlarca hatta yüzlerce farklı dalga boyunda sinyal iletebilir.

Her yoldan önce elektriğe dönüştürülüp işlenip tekrar ışığa dönüştürülmesi, cihazların karmaşıklığını artırır ve maliyet ile güç tüketimini de yükseltir.

Bu sırada, erbiyumlu iplik amplifikatörü, yani EDFA, işe yarar.

Özellikle EDFA'da, mühendisler, az miktarda Er³⁺ iyonunu küçük bir fiber parçasına katıp 980 nm veya 1480 nm'lik lazerle "pompalar".

Erbium iyonları enerji alarak uyarılmış hale geçtiğinde, iletişim ışık sinyali geçtiğinde, uyarılmış emisyon yoluyla yeni fotonlar salar ve orijinal ışık sinyalini doğrudan büyütür.

Açıkça görülüyor ki, bu şekilde doğrudan ışığın elektriğe dönüştürülmesi süreci azalıyor.

Daha da ilginç olan, erbiyum'un en iyi çalıştığı dalga boyu yaklaşık 1550 nanometredir ve bu, modern kuvars fiberlerin en düşük kayıpla çalıştığı ve uzun mesafeli iletişimde en çok kullanılan pencerelerden biridir.

Ayrıca, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) verilerine göre, EDFA aynı anda farklı dalga boylarındaki birden fazla ışık sinyalini güçlendirebilir ve her biri için ayrı ayrı optik-elektrik dönüşümü gerekmez.

Bu nedenle, bugünün karasal ana hat ağlarında, deniz altı kablolarında ve bölgeler arası veri merkezi bağlantılarında EDFA, çok olgun bir temel cihaz türü haline gelmiştir.

Yani, erbiyum ile bu AI veri merkezi genişleme döngüsü arasındaki mantık, veri merkezi sayısı arttıkça ve hesaplama gücü daha uzaklara yayıldıkça, inşa edilmesi ve yükseltilmesi gereken uzun mesafeli optik ağların sayısı da artacak ve EDFA talebi de buna paralel olarak yükselecektir.

Ancak, erbiyumun ana faydasının uzun ve orta mesafeli optik iletişim olduğu, kabin içindeki onlarca veya yüzlerce metrelik kısa mesafeli bağlantılar olmadığı unutulmamalıdır.

Ayrıca, EDFA mutlak olarak yerine geçilemez de değildir.

ITU verilerine göre, EDFA'nın yanı sıra Raman amplifikatörleri, yarı iletken optik amplifikatörler (SOA) ve hatta optik/elektrik/optik (O/E/O) yenileme cihazları bile bağlantı amplifikasyonu veya uzatma fonksiyonlarını farklı biçimlerde yerine getirebilir.

Gerçek uzun mesafeli optik ağlarda Raman+EDFA karışık amplifikasyon çözümleri de mevcuttur.

Ancak on yıllar boyunca endüstriyelleştirildikten sonra, EDFA en olgun teknoloji yolu haline geldi.

Yttrium'un sembolü Y, atom numarası 39'dur.

Lantanitler grubuna dahil olmasa da, kimyasal özellikleri ağır nadir topraklarla benzerlik gösterdiğinden ve genellikle onlarla birlikte bulunmasından dolayı endüstride genellikle nadir topraklar sistemi kapsamında değerlendirilir.

Yttrium ile veri merkezi arasındaki ilişki, ana olarak veri merkezine güç sağlayan elektrik sistemidir.

Daha fazla konuşmadan, veri merkezlerinin ne kadar elektrik tükettiği herkes tarafından bilinmektedir.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı, 2030 yılına kadar veri merkezlerinin ABD'nin yaklaşık %11,8'lik elektrik tüketimini tüketmesini bekliyor.

Amerika Enerji Bilgi İdaresi, veri merkezlerinin elektrik tüketiminin hızlı artışıyla birlikte, doğalgazdan üretilen elektriğin artan elektrik talebinin önemli bir kısmını karşılayacağını belirliyor.

Gaz türbini devi GE Vernova, 2025 yıllık raporunda veri merkezlerini gaz türbini talep artışının önemli bir itici gücü olarak doğrudan listelemiştir.

Bu nedenle, AI veri merkezi kapasite genişlemesi yukarı doğru yayılmaya başladı:

GPU eksikliğinden sonra transformatör eksikliği, transformatörden sonra elektrik şebekesi kapasitesi yetersizliği geliyor; ve elektrik şebekesi veri merkezi inşaat hızını yakalayamadığında, şirketler doğrudan üretim tarafından elektrik aramaya başlıyor.

Gaz türbinleri de bu nedenle yeniden popüler hale geldi.

Basitçe ifade edersek, gaz türbini, doğal gazı yakarak yüksek sıcaklıkta gaz üretir, bu gaz türbinin dönmesini sağlar ve türbin ile birlikte jeneratör de elektrik üretir.

Ancak gaz türbinlerinin verimini artırmak için çok basit bir yöntem var: daha sıcak yakmak.

Termodinamik olarak, gaz sıcaklığı ne kadar yüksekse, gaz türbininin verimliliği o kadar yüksek olma şansı vardır. Ancak sorun, sıcaklık yükseldikçe türbin bıçaklarının bu sıcaklığı taşıyamamasıdır.

Dolayısıyla, türbin bıçaklarının daha sıcaklık dayanıklı hale getirilmesi için, bugünün ana konularından biri olan itriyum geldi.

Şu anda endüstri, termal bariyer kaplamalar olarak çoğunlukla itriyum ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) kullanmaktadır.

Prensibi, zirkonya içine yaklaşık %6–%8 itriyum oksit eklemektir.

Saf zirkonyum oksit, termal iletkenliği düşük olduğundan ısı yalıtımı için uygundur, ancak sıcaklık sürekli olarak değiştiğinde kristal yapı dönüşümü yaşar ve bu da hacim değişikliğine neden olur. Tekrarlayan döngüler sonucunda kaplama kolayca çatlar veya soyulabilir.

Ytriyum oksit eklenmesiyle Y³⁺, zirkonyum oksit kristal ızgarasına girer ve uygun miktarda oksijen boşluğu oluşturarak zirkonyum oksitin yüksek sıcaklık kristal yapısını stabilize eder ve tekrarlayan soğutma ve ısıtma döngülerinde daha iyi bir stabilite sağlar.

Elde edilen YSZ, hem ısıyı yalıtır hem de uzun süreli yüksek sıcaklık ve tekrarlayan termal döngülere dayanır; bu, gaz türbini bıçaklarına bir seramik ısı yalıtım zırhı giydirmeye eşdeğerdir.

Bu kaplama, alttaki metal bıçakların gerçek olarak maruz kaldığı sıcaklığı azaltır ve soğutma havası tüketimini düşürerek gaz türbinlerinin daha yüksek sıcaklıklarda çalışmasına izin verir.

NASA'nın erken dönem karşılaştırmalı deneyleri, oksit itriyum, oksit magnezyum ve oksit kalsiyum ile stabilize edilmiş zirkonya karşılaştırılmıştır ve sonuç olarak, dayanıklılık ve işleme maliyeti açısından oksit itriyum ile stabilize edilmiş zirkonya'nın üç seçenek arasında en iyi olduğu belirlenmiştir.

Yani, özetlemek gerekirse, yt'in yediği veri merkezi mantığı şudur:

Veri merkezleri daha fazla elektrik eksikliği yaşarsa → yeni elektrik üretimi talebi artar → gaz türbini siparişleri artar → yüksek sıcaklık bıçakları ve termal bariyer kaplamaları talebi artar → bunun ardından oksit itriyum talebine yansır.

Bu zincir, erbiyumdan daha uzun.

Ayrıca, her veri merkezinin kendi gaz türbinine sahip olmadığı gibi, gaz ile elektrik üretimi de veri merkezlerinin yeni elektrik kaynakları arasında sadece biridir.

Aynı zamanda, oksit magnezyum, oksit kalsiyum ve daha gelişmiş yeni termal bariyer malzemeleri YSZ'nin yerine denenebilir.

Ancak şu anda, oksit itriyum kısa sürede hala test ve mühendislik doğrulama engellerini korumaktadır.

Son olarak arz tarafına bir göz atın.

Dürüst olmak gerekirse, ülkemiz dünya çapında büyük bir kısmını oluşturan erbiyum ve itriyum madenlerine sahip olsa da, gerçek farkı sonraki ayırma ve işleme kapasitesi yaratıyor.

Nadir toprak elementleri genellikle birlikte bulunur ve kimyasal özellikleri çok benzer olduğundan, erbiyum ve itriyum'u ayrı ayrı ayırmak ve endüstriyel düzeyde yüksek saflıkta elde etmek genellikle onlarca hatta yüzlerce çözücü ekstraksiyon basamağı gerektirir; bu da üretim hattı, proses ve deneyim açısından çok yüksek talepler getirir.

USGS verilerine göre, 2020 ile 2023 yılları arasında ABD'nin ithal ettiği itriyum bileşiklerinin %93'ü doğrudan Çin'den gelmiş ve net ithalat bağımlılığı %100'e ulaşmıştır;

IEEE'ye göre, Çin dışındaki bölgelerde oksit erbiyumun ticari ölçekte üretimi yapabilecek şirketler neredeyse bulunmamaktadır.

Bu nedenle, ülkemizün gerçek avantajı sadece maden kısmında değil, nadir toprak madenlerini ayırma ve arındırma sürecinden geçerek yüksek saflıkta erbiyum, itriyum gibi malzemelere kararlı bir şekilde dönüştürme endüstriyel kapasitesinde.

Yabancı talebin artmasıyla birlikte, yerel ayrıştırma ve saflaştırma kapasitesi eş zamanlı olarak takip edemeyirse, bu orta aşamada yoğunlaşan tedarik zinciri avantajı, fiyatlar üzerindeki yabancı piyasa primine daha da dönüşebilir.

Ancak, erbiyum ve itriyum gibi küçük metallerin kendileri çok küçük pazarlar olduğunun önceden bilinmesi gerekir.

Mevcut oksit fiyatları ve açık üretimi baz alındığında, dünya çapında erbiyum ve itriyum için üst akış ham madde pazarları normal yıllarda yaklaşık 100 milyon ila 200 milyon ABD doları düzeyindedir.

Üretim açısından, USGS 2025 yılında küresel itiraf ile oksit itirafı olarak yttrium üretiminin yaklaşık 10.000-15.000 ton olacağını tahmin ediyor; erbiyum için güvenilir küresel tek bir ürün istatistiği bulunmamaktadır, ancak genel olarak sadece bin ton düzeyinde bir piyasadır.

Yani bu, yüz milyarlarca veya binlerce milyar dolarlık bir emtia pazarı değil, küçük bir metal pazarı ve arzı yüksek oranda yoğunlaşmış bir piyaza.

Bu nedenle, AI veri merkezlerinin uzun mesafeli optik ağları ve gaz türbinlerinin üretimi üzerindeki etkisi devam ettikçe, hatta yeni talebin mutlak miktarı fazla görünmese bile, bu küçük bir havuzda oldukça belirgin bir marjinal değişim yaratabilir.

Elbette, erbiyum ve itriyumun ikisi de yerine konulamaz değildir; AI'nın nihayetinde ne kadar gerçek bir katma değer sağlayacağı daha fazla izlemeye bağlıdır.

Referans bağlantısı

[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

Bu yazı, WeChat hesabından "Quantum Bit" tarafından yazılmıştır, yazar: Öncü teknolojilere takip eden