Sự thay đổi mang tính cấu trúc này không chỉ mở ra một thị trường vật liệu công nghiệp mới có quy mô khổng lồ mà còn tác động trực tiếp đến chuỗi cung ứng công nghệ toàn cầu.

Cơ hội tỷ USD từ ngành AI và hạ tầng bán dẫn

Trước áp lực cạnh tranh gay gắt khiến giá bán bốc hơi mạnh, các nhà sản xuất kim cương nhân tạo đang tìm kiếm một con đường sinh lời mới.

Tại nhà máy chế tạo kim cương Jiaruifu ( thuộc Trịnh Châu, tỉnh Hà Nam, Trung Quốc) do doanh nhân Feng Canjun điều hành, vị lãnh đạo cho biết dù 70% trong tổng số 2 triệu carat kim cương nhân tạo sản xuất mỗi năm vẫn đang phục vụ ngành trang sức, tỷ trọng này đang được điều chỉnh lại.  Ông Feng chia sẻ: "Chúng tôi đang hướng tới việc nâng tỷ trọng sản phẩm dùng làm vật liệu chức năng lên hơn 50% vào năm 2030, đồng thời giảm tỷ trọng cho ngành trang sức xuống tối đa 30%".

Các nhà sản xuất kim cương nhân tạo của Trung Quốc - vốn hiện chiếm khoảng một nửa nguồn cung toàn cầu, được xác định rằng đang tìm hướng đi mới ngoài đá quý trong bối cảnh cạnh tranh ngày càng gay gắt và giá cả kim cương đang chịu nhiều áp lực.

Đồng thời sự chuyển dịch này có thể mang lại cho ngành công nghiệp kim cương ý nghĩa chiến lược lớn hơn trong cuộc cạnh tranh công nghệ giữa Mỹ và Trung Quốc. Nếu kim cương tổng hợp được sử dụng rộng rãi hơn trong sản xuất bán dẫn và quản lý nhiệt cho hạ tầng AI, vị thế thống trị sản xuất của Trung Quốc có thể trở thành một "điểm yếu" mới trong chuỗi cung ứng của Mỹ.

Manan Goenka - quản lý tư vấn cấp cao tại công ty nghiên cứu Ken Research, nhận định: "Sự chuyển dịch này hiện là câu chuyện cấu trúc mang tính quyết định của ngành kim cương, đồng thời tác động trực tiếp đến chuỗi cung ứng công nghệ toàn cầu."

Động lực chính thúc đẩy sự chuyển dịch xuất phát từ sự bùng nổ của trí tuệ nhân tạo kéo theo nhu cầu khổng lồ về năng lực xử lý của các trung tâm dữ liệu. Báo cáo năm 2025 của Cơ quan Năng lượng Quốc tế dự báo mức tiêu thụ điện của các trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng hơn gấp đôi vào năm 2030, chạm mốc 945 TWh, tương đương tổng lượng điện tiêu thụ hằng năm của Nhật Bản. Lượng điện năng khổng lồ này sinh ra mức nhiệt rất cao, đòi hỏi các giải pháp tản nhiệt tiên tiến. Kim cương nhân tạo, với đặc tính vật lý vượt trội, giúp cải thiện hiệu suất của các hệ thống điện tử và máy tính tiên tiến, được giới phân tích đánh giá là giải pháp tối ưu để làm mát các thiết bị điện tử tiên tiến và hệ thống điện toán lượng tử tương lai.

Một số tập đoàn công nghệ hàng đầu thế giới đã bắt đầu rót vốn vào lĩnh vực này. Tại Trung Quốc, Huawei và TSMC đang tích cực nghiên cứu ứng dụng kim cương nhân tạo để làm mát chip xử lý. Hãng công nghệ Lenovo cũng vừa giới thiệu một mẫu máy tính xách tay ứng dụng vật liệu tản nhiệt bằng hợp kim giữa đồng và kim cương. Còn tại thị trường Mỹ, Cựu CEO Intel – LipBuTan được cho cũng đã rót vốn cá nhân của mình vào một nhà sản xuất đang phát triển các tấm nền (wafer) kim cương chuẩn chip.

Hoạt động nghiên cứu và thiết lập chuỗi cung ứng mới của kim cương nhân tạo được đánh giá là đang diễn ra trên quy mô toàn cầu. Tháng 6 vừa qua, Element Six, công ty kinh doanh vật liệu tiên tiến thuộc De Beers cùng đối tác Orbray từ Nhật Bản công bố sản xuất thành công các tấm wafer kim cương đơn tinh thể kích thước 3 inch và chuẩn bị mở rộng sản xuất tại bang Oregon của Mỹ. Tại châu Âu, Chính phủ Tây Ban Nha cam kết giải ngân 753 triệu Euro vào nhà máy của Diamond Foundry tại Trujillo để xây dựng cơ sở sản xuất chất nền kim cương quy mô lớn đầu tiên tại khu vực này.

Những Cỗ máy sản xuất kim cương và Cuộc đua thâu tóm chuỗi cung ứng vật liệu chiến lược

Nhà máy Jiaruifu của ông Feng là một trong hàng trăm cơ sở sản xuất kim cương nhân tạo tập trung tại tỉnh Hà Nam - khu vực đóng góp tới 80% sản lượng kim cương tổng hợp của Trung Quốc.

Kim cương nhân tạo được tạo ra bằng các thiết bị mô phỏng điều kiện nhiệt độ và áp suất cực cao tương tự quá trình hình thành kim cương tự nhiên, khiến chúng có tính chất vật lý hoàn toàn giống hệt kim cương khai thác từ lòng đất.

Một máy ép tại nhà máy của ông Feng có thể tạo ra 120 carat kim cương thô trong vòng 6 ngày, rút ngắn quy trình mà tự nhiên phải mất hàng tỷ năm.

Ông Feng hiện sở hữu 550 cỗ máy như vậy, mỗi chiếc trị giá khoảng 3 triệu nhân dân tệ và nặng hơn 100 tấn. Chúng đã giúp ông tăng sản lượng hàng năm gấp 10 lần kể từ khi bắt đầu kinh doanh vào năm 2019, đạt 2 triệu carat vào năm 2025 (tương đương khoảng 9% tổng sản lượng của De Beers vào năm ngoái).

Máy ép thủy lực sáu mặt dùng sản xuất kim cương nhân tạo tại nhà máy Jiaruifu Diamond ở Trịnh Châu, tỉnh Hà Nam, Trung Quốc

Bắc Kinh đã nhanh chóng đưa những cỗ máy công nghệ này vào cơ chế kiểm soát xuất khẩu vào năm 2024 với lệnh hạn chế xuất khẩu đối với máy móc và linh kiện cốt lõi liên quan và bổ sung thêm các sản phẩm kim cương tổng hợp vào danh sách kiểm soát vào năm 2025 (dù việc áp dụng đã hoãn lại 1 năm theo thỏa thuận Mỹ - Trung đạt được vào tháng 10 năm ngoái).

Ông Manan Goenka đưa ra dự báo rằng: "Kim cương nhân tạo có thể trở thành một phần trong cuộc đàm phán chính sách thương mại chiến lược xung quanh bán dẫn, đất hiếm và sản xuất tiên tiến trong tương lai không xa."

Việc Trung Quốc mở rộng nhanh chóng công suất kim cương nhân tạo đã kéo giá giảm mạnh, buộc các nhà sản xuất phải tìm kiếm các ứng dụng có giá trị gia tăng cao hơn.

Theo ông Feng, biên lợi nhuận gộp của kim cương trang sức hiện đạt 30% - 40%, trong khi kim cương công nghiệp đạt khoảng 50%. Thay vì tiếp tục gia tăng tổng sản lượng, ông Feng lên kế hoạch chuyển dịch tỷ trọng sang các ứng dụng công nghiệp có giá trị cao hơn.

Mặc dù tiềm năng thương mại của kim cương tổng hợp trong các ứng dụng công nghiệp tiên tiến vẫn còn nhiều thách thức và đối mặt với rủi ro dư thừa năng lưcj sản xuất tại Trung Quốc, các nhà sản xuất vẫn rất lạc quan.

"Đây sẽ là thị trường trị giá hàng trăm tỷ, thậm chí hàng nghìn tỷ nhân dân tệ. Chúng tôi đang mở rộng mang tính chiến lược sang các ứng dụng thế hệ mới để thay thế các ứng dụng truyền thống", ông Feng khẳng định.

Theo ASAHI