Thiếu điện, thiếu nước, thiếu người và còn tranh giành đất đai! Cuộc đua xây dựng trung tâm dữ liệu tại Mỹ đang đối mặt với trở ngại

Cơn sốt xây dựng trung tâm dữ liệu do cuộc cách mạng trí tuệ nhân tạo thúc đẩy đang gặp phải những trở ngại thực tế. Từ công suất lưới điện, nguồn nước, đến nhân lực kỹ thuật, rồi tranh giành đất đai với các dự án nhà ở, làn sóng xây dựng do các ông lớn công nghệ như Microsoft, Alphabet, Meta và Amazon dẫn dắt đang đối mặt với nhiều hạn chế, rủi ro thực thi ngày càng tăng, có thể làm giảm kỳ vọng lạc quan của thị trường về lợi nhuận đầu tư vào AI.

Các nhà phân tích của Goldman Sachs, Brian Singer, gần đây đã có cuộc trao đổi với Mark Monroe, cựu kỹ sư trưởng của nhóm phát triển trung tâm dữ liệu cao cấp của Microsoft, đã chỉ ra ba nút thắt chính: Điện vẫn là yếu tố hạn chế cấp bách nhất trong ngắn hạn, áp lực về nguồn nước buộc ngành chuyển sang các công nghệ làm mát tiêu thụ năng lượng cao hơn, trong khi thiếu hụt nhân lực kỹ thuật có thể trở thành rào cản tiếp theo. Monroe cảnh báo rằng, đến năm 2030, Mỹ cần bổ sung hơn 500.000 lao động trong lĩnh vực sản xuất, xây dựng, vận hành và truyền tải điện để đáp ứng nhu cầu năng lượng cho trung tâm dữ liệu.

Trong khi đó, các tập đoàn công nghệ đang mua đất với giá chưa từng có tại nhiều nơi ở Mỹ, trực tiếp đẩy giá đất cho phát triển nhà ở lên cao. Theo báo Wall Street Journal, Amazon năm ngoái đã chi 700 triệu USD để mua phần đất do nhà phát triển nhà ở Stanley Martin mua cách đây vài năm chỉ với hơn 50 triệu USD tại Virginia. Ở Bắc Virginia, đất nông thôn từng có giá vài chục nghìn USD mỗi mẫu giờ đây đã được chào bán trên 3 triệu USD, khiến các nhà phát triển nhà ở không thể cạnh tranh.

Liệu làn sóng xây dựng này có thể duy trì hay không, phụ thuộc vào giả định cốt lõi của các câu chuyện vĩ mô hiện tại và định giá cổ phiếu công nghệ — đó là đầu tư vào trung tâm dữ liệu có thể chuyển đổi thành tăng năng suất đo lường được và duy trì tăng trưởng trong nhiều năm. Tuy nhiên, các nút thắt về chuỗi cung ứng, hạ tầng và phản đối cộng đồng đang tích tụ, có thể khiến kỳ vọng quá lạc quan bị thất vọng.

Điện là yếu tố cấp bách nhất

Cung cấp điện vẫn là hạn chế quan trọng nhất trong ngắn hạn đối với việc triển khai trung tâm dữ liệu. Monroe chỉ ra rằng, mặc dù các tải công nghệ đám mây và AI thường cần gần người dùng cuối — dẫn đến tình trạng quá tải và thiếu điện ở các thị trường đông đúc — nhưng tải huấn luyện AI không nhạy cảm với vị trí địa lý, đang chuyển dịch tới các khu vực xa xôi có đủ điện năng.

Việc quản lý tải linh hoạt có thể giải phóng phần nào công suất, nhưng việc áp dụng còn gặp nhiều trở ngại. Một nghiên cứu của Đại học Duke cho thấy, nếu trung tâm dữ liệu chấp nhận giảm tải trung bình 0,25% mỗi năm (99,75% thời gian hoạt động), có thể bổ sung thêm 76 gigawatt công suất, tương đương 10% tổng nhu cầu đỉnh của Mỹ; nếu giảm 0,5% (99,5% thời gian hoạt động), có thể thêm 98 gigawatt. Tuy nhiên, Monroe cho biết, việc thúc đẩy các giải pháp này gặp trở ngại do văn hóa tránh rủi ro vốn có trong ngành — việc bật tắt thiết bị CNTT nhiều lần gây lo lắng cho nhà vận hành, và có thể cần các chính sách tài chính hoặc quản lý chặt chẽ hơn để khuyến khích.

Phát điện tại chỗ (Behind-the-Meter) trở thành giải pháp tạm thời đắt đỏ. Mặc dù chỉ có một tỷ lệ nhỏ các trung tâm dữ liệu xây mới xin cấp phép phát điện tại chỗ, Monroe nhấn mạnh rằng, các trung tâm này thường là các dự án lớn, ảnh hưởng đáng kể đến nhu cầu điện năng. Các giải pháp này chủ yếu dựa vào máy phát điện khí đốt đơn giản, với chi phí cao gấp 5 đến 20 lần so với mua điện từ lưới. Tuy nhiên, xét về khả năng sinh lợi lớn của các trung tâm AI quy mô lớn, việc sử dụng phát điện tại chỗ để thúc đẩy các dự án vẫn khả thi về mặt kinh tế. Monroe cho biết, mục tiêu cuối cùng của các trung tâm này là kết nối vào lưới điện trong vòng ba năm, sau đó có thể di chuyển đến trung tâm khác, hợp nhất và bán lại điện cho lưới hoặc loại bỏ các thiết bị phát điện tại chỗ.

Áp lực nguồn nước mang lại chi phí tiêu thụ năng lượng cao

Áp lực từ cộng đồng, quy định và tiến bộ công nghệ chip đang thúc đẩy ngành chuyển sang các công nghệ làm mát tiết kiệm nước nhưng tiêu thụ năng lượng nhiều hơn. Monroe cho biết, trong bối cảnh các áp lực này gia tăng, ngành đang chuyển từ phương pháp làm mát bay hơi truyền thống tiêu thụ nhiều nước sang các thiết kế ít dùng nước hơn, đặc biệt là các nhà vận hành quy mô lớn.

Chuyển đổi này gây ra tổn thất rõ rệt về hiệu quả năng lượng. Monroe chỉ ra rằng, việc chuyển sang hệ thống làm mát kín và không dùng nước có thể làm chỉ số Hiệu quả sử dụng điện năng (PUE) từ mức tối ưu 1.08 tăng lên khoảng 1.35-1.40, tức là chi phí năng lượng tăng từ 8% của hệ thống bay hơi lên 35-40%. Mặc dù các công nghệ mới như làm mát bằng chất lỏng trực tiếp hoặc làm mát bằng nước nhiệt độ cao có thể truyền nhiệt hiệu quả hơn ở nhiều vị trí địa lý, nhưng các trung tâm dữ liệu thuê ngoài với khách hàng đa dạng và yêu cầu xác định cấu trúc làm mát từ sớm vẫn có thể giữ nguyên thiết kế dùng máy làm mát nước. Monroe cho biết, dù phần trăm sử dụng làm mát bay hơi trong tổng thể các phương án làm mát trung tâm dữ liệu có thể giảm, nhưng trong vòng mười năm tới, nhu cầu về các hệ thống làm mát bằng nước vẫn sẽ tăng mạnh do tổng công suất trung tâm dữ liệu tăng.

Thiếu hụt nhân lực kỹ thuật là rào cản tiếp theo

Monroe cảnh báo rằng, thiếu hụt nhân lực kỹ thuật có thể trở thành rào cản tiếp theo trong quá trình triển khai trung tâm dữ liệu. Khác biệt lớn nhất so với các công trình công nghiệp thông thường là yêu cầu về hệ thống điện và cơ khí chuyên môn cao, khiến các kỹ sư điện và thợ ống nước đóng vai trò then chốt trong xây dựng trung tâm dữ liệu.

Các tổ chức ngành đang hợp tác với các trường đại học kỹ thuật và cao đẳng để phát triển các chương trình đào tạo nhằm bù đắp thiếu hụt này, đồng thời cố gắng tiếp cận học sinh từ cấp trung học để làm cho ngành công nghiệp kỹ thuật trở nên hấp dẫn hơn. Theo ước tính của Goldman Sachs, đến năm 2030, Mỹ cần bổ sung hơn 500.000 lao động trong lĩnh vực sản xuất, xây dựng, vận hành và truyền tải điện để đáp ứng nhu cầu năng lượng cho tất cả các trung tâm dữ liệu.

Các ông lớn công nghệ tranh giành đất đẩy giá lên cao

Các nhà phát triển trung tâm dữ liệu đang mua đất với giá cao hơn nhiều so với các mục đích khác, gây áp lực trực tiếp lên phát triển nhà ở. Theo báo Wall Street Journal, CEO của Stanley Martin, Steve Alloy, cách đây năm năm đã chuẩn bị phát triển 516 căn nhà mới tại Virginia, thì nhận thấy đất xung quanh đang bị các tập đoàn công nghệ như Microsoft và Google tranh mua. Đến tháng 11 năm ngoái, công ty đã bán phần đất mua cách đây vài năm với giá 700 triệu USD cho Amazon, trở thành một trong những giao dịch đất trống lớn nhất lịch sử Mỹ.

Bắc Virginia đã trở thành trung tâm trung tâm dữ liệu toàn cầu. Khu vực này sở hữu đất rộng lớn, hạ tầng điện ngày càng phát triển, cùng mạng lưới cáp quang dày đặc được xây dựng từ thời bùng nổ internet. Quận Loudoun được gọi là “ngõ trung tâm dữ liệu” với các cụm cơ sở hạ tầng, các tập đoàn công nghệ lớn nhất thế giới cũng đã đi vào Prince William County qua tuyến đường liên bang 95.

Giá đất tăng vọt khiến các nhà phát triển nhà ở không thể cạnh tranh. Tại Bắc Virginia, các nhà phát triển gửi thư đề nghị mua đất với giá lên tới 1 triệu USD mỗi mẫu. Một số đất nông nghiệp từng bán với giá vài chục nghìn USD mỗi mẫu giờ đây đã vượt quá 3 triệu USD. Tại Elk Grove Village gần Chicago, Stream Data Centers dự kiến năm 2024 mua một khu đất gần 1 triệu USD để xây dựng trung tâm dữ liệu 210.000 m2, đã phá bỏ một khu nhà 55 căn để xây mới. Trên tuyến đường liên bang 67 gần Dallas, đất từng bán 20.000-40.000 USD mỗi mẫu cách đây ba năm nay đã tăng lên hơn 350.000 USD. Nhà phát triển đất ở Scott Finfer nhận định: “Chẳng thể nào các nhà xây nhà ở có thể cạnh tranh nổi với những con số này.”

Trong tương lai, câu hỏi then chốt là liệu Mỹ có thể duy trì đà tăng mạnh về vốn đầu tư trung tâm dữ liệu hay không, khi mà các hoạt động xây dựng này đã ăn sâu vào câu chuyện vĩ mô và định giá cổ phiếu công nghệ. Các luận điểm đầu tư giả định rằng việc xây dựng liên tục sẽ chuyển thành tăng năng suất đo lường được và duy trì tăng trưởng trong nhiều năm. Tuy nhiên, rủi ro thực thi cuối cùng phụ thuộc vào các yếu tố then chốt như thành phần chính, kết nối lưới điện và các hạn chế về chuỗi cung ứng, có thể làm chậm tiến độ xây dựng và làm thất vọng các kỳ vọng quá lạc quan.