Những yếu tố nào đang quyết định sự bùng nổ của các trung tâm dữ liệu?

Các doanh nhân ở Thung lũng Silicon thường thích nói về khả năng trong tương lai hơn là trở ngại, và về những cơ hội mở rộng doanh thu. Dấu hiệu rõ ràng nhất của cuộc cách mạng đang định hình này là những tòa nhà rộng lớn nhưng không có cửa sổ mọc lên khắp thế giới để xử lý khối lượng công việc tính toán cho AI.

Nếu trước đây, một trung tâm dữ liệu được cho là lớn có kích thước tương đương một sân bóng đá, thì giờ đây, một số cơ sở AI mới có diện tích tương đương Công viên Central Park ở Manhattan, tức khoảng 470 – 480 sân bóng tiêu chuẩn. Những khoản đầu tư này lớn đến mức đã tạo ra một động lực đáng kể cho nền kinh tế Mỹ.

Tuy nhiên, thực tế đã nhanh chóng hiện rõ sự phức tạp khi các trung tâm tính toán khổng lồ này được dự báo sẽ tiêu thụ lượng năng lượng và tài nguyên khổng lồ đến mức nào.

Theo ước tính của BloombergNEF, các trung tâm dữ liệu AI lớn nhất dự kiến sẽ ngốn ít nhất 1 gigawatt điện, đủ để cấp cho khoảng 750.000 hộ gia đình Mỹ. Nếu các trung tâm dữ liệu là một quốc gia, đến năm 2035, sẽ là bên tiêu thụ điện lớn thứ tư sau Mỹ, Trung Quốc và Ấn Độ.

Bloomberg đánh giá, cơn tăng trưởng này không chỉ đang thay đổi cảnh quan và cộng đồng mà còn gây áp lực lên lưới điện, những nguồn tài nguyên môi trường khan hiếm, và có thể là cả thị trường tài chính. Hàng trăm tỷ đô la của các nhà đầu tư đang được đặt vào một công nghệ mà mô hình kinh doanh vẫn đang trong quá trình hoàn thiện.

TRUNG TÂM DỮ LIỆU AI KHÁC GÌ TRUNG TÂM DỮ LIỆU THÔNG THƯỜNG?

Trung tâm dữ liệu chứa các giá server được kết nối bằng hệ thống cáp dày đặc, các hệ thống làm mát cùng các máy phát điện phòng trường hợp gặp sự cố. Các cơ sở này có hệ thống xử lý nước, tháp làm mát, trạm điện và phòng pin, được bảo vệ bằng hàng rào, camera và thường là bảo vệ.

Ở bên trong, nhiệt độ, luồng khí và điện năng được theo dõi bằng cảm biến và tinh chỉnh bằng phần mềm nhằm giảm tiêu thụ năng lượng và nước.

Điều tương tự cũng hiện diện ở các trung tâm dữ liệu AI, chỉ khác ở quy mô và tốc độ xử lý lượng dữ liệu lớn hơn nhiều trên mỗi mét vuông. Lý do là trung tâm dữ liệu kiểu mới này sử dụng chip tăng tốc, xử lý dữ liệu song song thay vì tuần tự, cho phép nhanh chóng thực hiện việc huấn luyện mô hình và suy luận – hai tác vụ nền tảng của AI.

Các lãnh đạo công nghệ đang đặt cược vào tư duy càng lớn càng tốt, nhồi hàng ngàn chip vào các trung tâm dữ liệu ngày càng lớn để xây dựng hệ thống AI tinh vi hơn.

CƠN BÙNG NỔ AI LỚN ĐẾN MỨC NÀO?

Các con số thực sự khó hình dung. Bloomberg Intelligence ước tính, AI tạo sinh có thể tạo ra 2 nghìn tỷ USD doanh thu vào năm 2032. Các công ty đang lao tới để nắm lấy cơ hội đó và cho rằng, bất kỳ nút thắt nào làm chậm tốc độ huấn luyện và triển khai AI đều có thể trao lợi thế cho đối thủ.

Allianz Global Investors còn cho rằng, làn sóng AI có thể sánh ngang cuộc bùng nổ đường sắt Mỹ thế kỷ 19 về mức độ đóng góp cho tăng trưởng kinh tế Mỹ.

Đơn vị đo lường đang chuyển từ megawatt sang gigawatt cho các khu trung tâm dữ liệu lớn. Ông Sam Altman, CEO của OpenAI – nhà phát triển ChatGPT – cho biết công ty dự kiến sẽ chi “hàng nghìn tỷ” cho hạ tầng. Dự án Stargate hợp tác với Oracle và SoftBank hướng tới tới 10GW năng lực tính toán AI và khoảng 500 tỷ USD chi tiêu tại Mỹ. Người đàn ông này hy vọng cuối cùng có thể bổ sung 1GW công suất tính toán mỗi tuần.

Trong khi đó, Meta đang xây dựng một cơ sở khổng lồ ở Louisiana mà CEO Mark Zuckerberg cho biết sẽ mở rộng lên 5GW. Công ty cho biết, nền tảng AI của doanh nghiệp đang “thiếu năng lực tính toán” và dự kiến đầu tư tới 72 tỷ USD trong năm nay và thậm chí nhiều hơn vào năm 2026.

Hai nhóm hiện đang dẫn dắt sự bùng nổ về AI bao gồm các doanh nghiệp sở hữu những trung tâm dữ liệu lớn – những hyperscaler như Amazon Web Services, Microsoft, Google và Meta, và các nhà cung cấp, những đơn vị cho thuê không gian và năng lực tính toán cho nhiều khách hàng.

Hyperscaler vừa xây dựng vừa sở hữu nhiều khu, đồng thời cũng thuê trọn các toà nhà hoặc các khu trong toà nhà từ các công ty cung ứng khi họ cần hiện diện ở những thị trường mới. Trong các thỏa thuận này, nhà cung cấp sở hữu đất, toà nhà và hệ thống điện – làm mát tại chỗ, còn khách hàng sở hữu và kiểm soát “IT stack”, bao gồm bộ tăng tốc AI, máy chủ và thường là cả tủ rack.

Tính đến cuối năm 2024, có 1.136 trung tâm dữ liệu lớn do hyperscaler vận hành trên toàn cầu, gấp đôi so với năm năm trước, theo dữ liệu của Synergy Research.

Trong khi đó, Equinix và Digital Realty Trust chiếm ưu thế trong thị trường cung ứng. Equinix vận hành hơn 270 trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới, trong đó hơn 70 tại Mỹ. Digital Realty vận hành hơn 300 cơ sở tại hơn 50 khu đô thị toàn cầu.

Các công ty cổ phần tư nhân kiểm soát một số nhà vận hành lớn có thể kể đến là QTS (Blackstone), CyrusOne (KKR) và Switch (DigitalBridge Group). Một nhóm đầu tư do Global Infrastructure Partners của BlackRock dẫn đầu gần đây đã đồng ý mua Aligned Data Centers LLC trong thương vụ trị giá 40 tỷ USD.

Một phân khúc rủi ro hơn đang hình thành khi ngày càng nhiều startup trẻ, chưa có lợi nhuận, đẩy mạnh xây dựng hoặc cùng phát triển trung tâm dữ liệu riêng. OpenAI, tổ chức không kỳ vọng dòng tiền dương cho đến gần cuối thập kỷ, là đơn vị trụ cột của nhiều dự án hạ tầng, đặt ra câu hỏi về cách startup này sẽ chi trả cho quá trình mở rộng này.

Bên cạnh đó, Anthropic PBC, một nhà phát triển AI hàng đầu khác, vào tháng 11 cho biết dự định chi 50 tỷ USD cho trung tâm dữ liệu ở Mỹ. Poolside AI, một startup AI mới hai năm tuổi, đang hợp tác với CoreWeave trong kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu 2 gigawatt tại Tây Texas.

Trong khi đó, các nhà vận hành dịch vụ đám mây mới nổi như CoreWeave, Nebius và Nscale cho thuê năng lực chip tăng tốc để khách hàng huấn luyện và vận hành mô hình AI. Những doanh nghiệp này cũng đang đầu tư hàng tỷ đô la để xây dựng và vận hành các campus trung tâm dữ liệu. Một số trong nhóm này trước đây tập trung vào khai thác tiền mã hóa – một lĩnh vực nổi tiếng biến động.

CUỘC DỊCH CHUYỂN ĐỊA LÝ CỦA CÁC TRUNG TÂM DỮ LIỆU

Cho đến gần đây, các trung tâm dữ liệu thường được đặt gần khu dân cư để giảm độ trễ – thời gian server phản hồi sau khi người dùng nhấp chuột hoặc chạm màn hình.

Thế nhưng, AI đang thay đổi bản đồ đó. Vì độ trễ không quá quan trọng khi huấn luyện mô hình AI, thiết bị xử lý công việc này không cần ở gần thành phố. Các công ty đang đặt nhiều cơ sở ở vùng nông thôn xa xôi – nơi đất đai và tài nguyên rẻ hơn, rồi kết nối với đô thị bằng cáp quang dung lượng lớn.

Khi mô hình đã được huấn luyện xong và người dùng bắt đầu sử dụng – giai đoạn gọi là suy luận – thì độ trễ lại quan trọng trở lại. Vì vậy, các dịch vụ AI như ChatGPT và Google Gemini thường điều hướng câu truy vấn của người dùng đến các trung tâm dữ liệu gần khu dân cư hơn. Khi việc sử dụng AI tăng mạnh trong các năm tới, các công ty có thể phân bổ thêm tài nguyên cho suy luận và một lần nữa xây thêm cơ sở gần nơi hầu hết người dân sinh sống.

Cơn bùng nổ trung tâm dữ liệu thậm chí đã đang vượt ra ngoài nước Mỹ, khi các lãnh đạo chính trị quảng bá AI như chìa khóa cho tương lai kinh tế và công nghệ độc lập.

TÁC ĐỘNG LÊN NHỮNG CỘNG ĐỒNG XUNG QUANH TRUNG TÂM DỮ LIỆU AI

Các công ty công nghệ quảng bá rằng trung tâm dữ liệu AI tạo ra việc làm, ví dụ như OpenAI cho biết dự án Stargate sẽ tạo hàng trăm nghìn việc làm tại Mỹ.

Tuy nhiên, phần lớn là công việc xây dựng tạm thời, vì trung tâm dữ liệu không cần nhiều nhân sự thường trực. Một cơ quan phát triển địa phương gần địa điểm Stargate đầu tiên ở Abilene, Texas ước tính rằng khi đi vào vận hành, giai đoạn đầu của cơ sở này sẽ cần khoảng 100 vị trí kỹ năng cao. Một nhà máy ô tô có quy mô tương tự thường sử dụng vài nghìn lao động kỹ thuật.

Chính quyền địa phương có thể hưởng lợi từ trung tâm dữ liệu, chẳng hạn thông qua thuế đánh lên các cơ sở này để tài trợ dịch vụ công và giảm thuế tài sản. Nhưng đi cùng với đó là không ít hệ lụy.

Việc mở rộng AI đang ảnh hưởng đến chi phí và chất lượng điện đối với các người dùng khác. Theo phân tích của Bloomberg, giá điện bán buôn tại Mỹ ở những khu vực gần trung tâm dữ liệu lớn đã cao hơn tới 267% so với 5 năm trước và chi phí gia tăng này đang được chuyển sang người dân qua hóa đơn cao hơn.

Một phân tích khác của Bloomberg cho thấy, các hộ dân gần các khuôn viên trung tâm dữ liệu lớn phải chịu chất lượng điện thấp hơn. Nhiễu điện áp và tần số tại những khu vực này có thể làm hỏng thiết bị gia dụng, tăng rủi ro cháy nổ khi có biến động điện và khiến đèn chập chờn. Lâu dài, những điều kiện này có thể đẩy khu dân cư vào tình trạng thiếu điện hoặc mất điện.

Nước cũng là vấn đề đáng chú ý. Trung tâm dữ liệu vận hành ở mức nhiệt cao, và nhiều cơ sở dựa vào hệ thống làm mát bay hơi, sử dụng lượng nước lớn. Một cơ sở công suất 100 megawatt điển hình có thể dùng khoảng 530.000 gallon nước mỗi ngày. Thế nhưng, ngày càng nhiều trung tâm dữ liệu được xây dựng ở những nơi có nguồn nước hạn chế nhất.

Phân tích gần đây của Bloomberg cho thấy gần 2/3 số trung tâm dữ liệu mới ở Mỹ từ năm 2022 nằm trong khu vực chịu áp lực nước cao, đôi khi dẫn tới xung đột sử dụng nguồn nước công cộng. Tại The Dalles, Oregon, người dân đã yêu cầu công khai thông tin về lượng nước Google sử dụng và phản đối kế hoạch khoan giếng mới để cấp nước cho các trung tâm dữ liệu.