Mỹ đổ hàng nghìn tỷ USD vào trung tâm dữ liệu AI, nhu cầu điện, nước tăng mạnh

Các ước tính về tổng vốn đầu tư cho cơ sở hạ tầng AI tại Mỹ có sự chênh lệch đáng kể, từ khoảng 2.800 tỷ USD đến năm 2030 lên tới 10.300 tỷ USD vào năm 2032. Quy mô thực tế có thể còn tăng khi các công ty AI lớn như OpenAI và Anthropic công bố thêm kế hoạch đầu tư.

Theo một bản sao tài liệu chuẩn bị phát hành cổ phiếu của Anthropic bị tiết lộ, công ty này dự kiến chi khoảng 518 tỷ USD cho cơ sở hạ tầng AI trong 10 năm tới. Các nhà kinh tế của Goldman Sachs dự báo đầu tư AI tại Mỹ sẽ tăng từ mức tương đương 1,8% Tổng sản phẩm quốc nội (GDP) trong năm nay lên 2,8% GDP vào năm 2028, gần bằng tỷ trọng ngân sách quốc phòng liên bang trong nền kinh tế.

Quy mô đầu tư này được cho là tương đương những giai đoạn đầu tư cơ sở hạ tầng lớn trong lịch sử Mỹ. Trong thời kỳ bùng nổ đường sắt 1880-1890, đầu tư vào lĩnh vực này chiếm khoảng 2,4% GDP. Trong khi đó, nhà kinh tế Stijn van Nieuwerburgh thuộc Đại học Columbia ước tính đầu tư AI có thể đạt 3,6% GDP Mỹ vào năm 2032.

Làn sóng xây dựng trung tâm dữ liệu cũng phụ thuộc đáng kể vào nguồn vốn vay. Theo nền tảng tín dụng Atrium, các nhà phát triển trung tâm dữ liệu đã huy động ít nhất 1,3 nghìn tỷ USD tín dụng. Tổng giám đốc Atrium Ryan Alfred cho biết một số dự báo cho rằng quy mô tín dụng dành cho lĩnh vực này có thể tăng lên 10 nghìn tỷ USD.

Ông van Nieuwerburgh cảnh báo mức nợ lớn khiến các dự án dễ bị tác động nếu giá trị tài sản giảm. Theo ông, mức giảm giá trị khoảng 10% có thể xóa phần vốn chủ sở hữu và bắt đầu gây sức ép lên khả năng thanh toán nợ.

Chi phí xây dựng mỗi trung tâm dữ liệu cũng rất lớn. Theo công ty xây dựng Clayco, một trung tâm dữ liệu công suất khoảng 40 megawatt có thể tiêu tốn khoảng 500 triệu USD. Khoảng một nửa chi phí dành cho GPU và các thiết bị kỹ thuật; khoảng 35% dành cho hệ thống điện, năng lượng và nước, cùng các vật liệu như bê tông, thép, đồng, hệ thống làm mát và turbine.

Sau khi đi vào hoạt động, điện và nước trở thành những yếu tố đầu vào quan trọng. Một trung tâm dữ liệu công suất 40 megawatt có thể sử dụng khoảng 60.000 gallon nước mỗi ngày (1 gallon = 3,78 lít). Clayco dự kiến các dự án trung tâm dữ liệu sẽ chiếm khoảng 75% trong tổng doanh thu gần 12 tỷ USD của công ty trong năm nay.

Theo McKinsey, gần 2/3 chi phí trung tâm dữ liệu trên toàn cầu sẽ dành cho máy chủ GPU và hệ thống lưu trữ dữ liệu, với tổng giá trị khoảng 4.400 tỷ USD đến năm 2030. Khoảng 1.300 tỷ USD khác được dự kiến dành cho thiết bị điện, cơ khí, sản xuất điện và hạ tầng mạng, trong khi khoảng 1 nghìn tỷ USD dành cho nhân công, xây dựng và đất đai.

Nhu cầu điện đang trở thành một trong những điểm nghẽn lớn nhất đối với quá trình mở rộng cơ sở hạ tầng AI. Năm 2024, các trung tâm dữ liệu tiêu thụ khoảng 4,7% tổng sản lượng điện của Mỹ. Con số này được dự báo tăng lên 11,8% vào năm 2030. Trong 4 năm tới, các trung tâm dữ liệu có thể cần thêm khoảng 457 terawatt-giờ điện, tương đương lượng điện bang California sử dụng trong gần 2 năm.

Tình trạng thiếu nguồn điện sẵn có đang thúc đẩy các doanh nghiệp tìm kiếm những địa điểm có khả năng kết nối lưới điện nhanh chóng. Một số công ty từng khai thác Bitcoin đã chuyển đổi cơ sở và nguồn điện hiện có sang phục vụ trung tâm dữ liệu. Greg Lewis, chuyên gia phân tích tại BTIG, nhận định nguồn điện đang khan hiếm đến mức những doanh nghiệp có khả năng cung cấp điện trong thời gian ngắn có lợi thế đáng kể trong việc thu hút các hợp đồng mới.

Các công ty điện lực cũng phải đối mặt với yêu cầu mở rộng công suất nhanh chóng. Theo ông Ryan Alfred, nhiều doanh nghiệp tiện ích đã cam kết tăng gấp đôi công suất trong vòng 10 năm để đáp ứng các dự án trung tâm dữ liệu đã được cấp phép, song khả năng thực hiện đầy đủ các kế hoạch này vẫn là vấn đề cần theo dõi.

Nhu cầu về dây cáp điện và các vật liệu xây dựng khác cũng tăng theo. Southwire, nhà sản xuất dây cáp có trụ sở tại bang Georgia, đạt doanh thu kỷ lục 9,7 tỷ USD trong năm ngoái, một phần nhờ giá đồng tăng và nhu cầu từ các trung tâm dữ liệu.

Đất đai cũng trở thành nguồn lực quan trọng. Trong năm 2025, các dự án trung tâm dữ liệu tại Mỹ sử dụng khoảng 809 triệu feet vuông đất. Diện tích này được dự báo tăng lên khoảng 2,5 tỷ feet vuông vào năm 2030.

Do thời gian xây dựng và kết nối điện kéo dài, các nhà phát triển đang phải mua đất trước nhiều năm. Raul Martynek, Tổng giám đốc DataBank, cho biết công suất điện dành cho các dự án trong các năm 2026-2028 đã được đăng ký hết. Doanh nghiệp hiện tìm kiếm đất cho các dự án dự kiến đi vào hoạt động trong giai đoạn 2030-2032.

Nhân lực và thiết bị cũng đang trở thành những điểm nghẽn. Theo ông Martynek, ngành xây dựng không thể nhanh chóng đào tạo đủ số lượng thợ điện lành nghề để đáp ứng nhu cầu. Thời gian giao một số thiết bị điện quan trọng, trong đó có máy phát điện, đã tăng từ khoảng 12 tuần vài năm trước lên gần hai năm hiện nay.

Ngành sản xuất xi măng và bê tông cũng hưởng lợi từ nhu cầu xây dựng. Ước tính khoảng 1 triệu tấn xi măng sẽ cần được cung cấp cho các dự án đến năm 2028. SRM Concrete, doanh nghiệp có trụ sở tại Tennessee, hiện cung cấp bê tông cho 13 trung tâm dữ liệu của các công ty lớn, trong đó có Meta, Oracle và Google.

Nhu cầu nước cũng tăng nhanh. Các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu sử dụng khoảng 59 tỷ gallon nước trong năm 2025. Rystad Energy dự báo con số này có thể tăng lên 170 tỷ gallon vào năm 2030. Ngay cả trong các kịch bản tiết kiệm nước, mức tiêu thụ vẫn được dự báo đạt khoảng 143 tỷ gallon hoặc 102 tỷ gallon, tùy mức độ áp dụng các công nghệ tiết kiệm.

Sự gia tăng nhu cầu tài nguyên đang gây ra phản ứng tại một số cộng đồng. Theo một cuộc thăm dò của Gallup, 70% người Mỹ được hỏi phản đối việc xây dựng trung tâm dữ liệu AI tại cộng đồng nơi họ sinh sống. Trong số những người phản đối, 50% cho biết lo ngại về tác động đối với tài nguyên, trong đó có lượng nước tiêu thụ.

Các hệ thống làm mát tiên tiến có thể giúp giảm lượng nước sử dụng, nhưng đồng thời làm tăng nhu cầu điện. Một trung tâm dữ liệu công suất 1 gigawatt có thể tiêu thụ lượng điện tương đương một thành phố như Seattle, trong khi lượng nước sử dụng cũng có thể ở mức đáng kể.

Tuy nhiên, không phải tất cả các dự án được công bố đều chắc chắn được triển khai. Các chuyên gia phân tích của Bernstein hồi tháng 8 ước tính tổng công suất của hơn 400 gigawatt dự án trung tâm dữ liệu đang được lên kế hoạch tại Mỹ, tương đương nhu cầu điện của Nhật Bản. Tuy nhiên, Bernstein ước tính chỉ khoảng 35% số dự án này có khả năng thực sự được xây dựng.

Bên cạnh những thách thức về vốn và tài nguyên, các nhà đầu tư kỳ vọng AI sẽ tạo ra giá trị kinh tế lớn. Bain & Company ước tính AI có thể tạo ra hơn 1.500 tỷ USD tăng trưởng và giá trị mới, từ AI vật lý, robot, xe tự hành đến công cụ tìm kiếm, quảng cáo, phát triển thuốc và nghiên cứu khoa học.

Theo ông van Nieuwerburgh, để toàn bộ khoản đầu tư đạt tỷ suất sinh lợi khoảng 10%, ngành AI sẽ phải tạo ra doanh thu khoảng 3.700 tỷ USD mỗi năm vào năm 2032.