Thứ quen thuộc trong nhà vệ sinh 'cháy hàng' vì AI

Cơn sốt AI không chỉ làm giàu cho các nhà sản xuất chip như Nvidia mà đang ảnh hưởng mạnh sang các ngành công nghiệp linh kiện phụ trợ cơ bản.

Trước đây, khi nhắc đến gốm sứ, thứ đầu tiên hiện lên trong đầu có lẽ là chiếc bồn cầu hay những tấm gạch men ốp lát. Thế nhưng gần đây, nhóm cổ phiếu liên quan đến vật liệu gốm trên thị trường chứng khoán Trung Quốc lại chứng kiến đà tăng phi mã.

Gốm sứ giờ đây đã bắt đầu được đứng chung với những thế lực công nghệ mới nổi của kỷ nguyên AI như Nvidia, GPU, module quang và thiết bị bán dẫn.

"Hạt gạo" đắt đỏ của ngành công nghiệp điện tử

Theo QQ, có 3 yếu tố lớn khiến gốm sứ trở thành vật liệu quan trọng với ngành bán dẫn. Đầu tiên là nhu cầu tăng vọt với tụ điện gốm đa lớp (MLCC).

Đây là những linh kiện thụ động nhỏ bé trên bảng mạch, có nhiệm vụ ổn định nguồn điện cung cấp cho chip. Công suất của máy chủ AI ngày càng cao cần càng nhiều linh kiện này bao bọc xung quanh con chip.

MLCC được ví như “gạo của ngành điện tử” nhờ vai trò quan trọng với chip AI. Ảnh: Sina.

Một máy chủ thông thường chỉ cần 2.000 hạt MLCC, nhưng các hệ thống chip AI tiên tiến của NVIDIA cần tới hơn 400.000 hạt. Xét trên từng chip đơn lẻ, lượng MLCC sử dụng đã tăng hơn 20 lần sau 4 thế hệ, từ dòng H100 đến nền tảng Vera Rubin mới nhất.

Không chỉ tăng về số lượng, khả năng tích điện (điện dung) của mỗi hạt tụ điện cũng phải mạnh lên gấp bội. Nếu vài năm trước loại tụ điện tiêu chuẩn chỉ cần sức chứa 22 µF, thì nay các dòng chip AI đã ép con số này lên 100 µF (gấp gần 5 lần) và đang hướng tới mức kỷ lục 330 µF.

Đây không phải là hiện tượng nhất thời mà là xu hướng mang tính dài hạn. Công ty chứng khoán CICC dự báo nhu cầu MLCC cho máy chủ AI sẽ tăng trưởng lần lượt 87% và 88% trong năm 2026 và 2027.

Trong khi đó, Murata Manufacturing (Nhật Bản) dự báo từ năm 2025-2030, tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm của thị trường MLCC cho máy chủ AI sẽ đạt mức 30%, và quy mô thị trường sẽ phình to gấp 3,3 lần.

Quy mô thị trường MLCC ứng dụng trong AI trên toàn cầu hiện đạt 5,266 tỷ USD và được dự báo sẽ leo lên mức 16,92 tỷ USD vào năm 2032.

Tuy nhiên, thị trường MLCC toàn cầu đang bị chi phối nghiêm trọng. Murata Manufacturing (Nhật Bản) nắm giữ 31-32% thị phần, Samsung Electro-Mechanics (Hàn Quốc) chiếm 22-23%, và Taiyo Yuden (Nhật Bản) nắm khoảng 10%.

Mỗi máy chủ AI tiêu chuẩn cần tới 28.000 tụ điện này. Ảnh: SCMP.

Chỉ riêng ba gã khổng lồ này thâu tóm tới 67% miếng bánh toàn cầu. Đặc biệt, trong phân khúc MLCC cho máy chủ AI cao cấp, Murata gần như "một mình một ngựa" với thị phần xấp xỉ 70%.

Trong khi đó, các doanh nghiệp Trung Quốc như Fenghua Advanced Technology hay Chaozhou Three-Circle (CCTC) chỉ nắm chưa tới 10% thị phần cao cấp.

Hệ quả là từ năm 2025, Murata, Samsung và Taiyo Yuden đã đồng loạt tăng giá bán. Đến tháng 4/2026, Murata tiếp tục tăng giá toàn diện từ 15-35% đối với các sản phẩm MLCC cao cấp dành cho máy chủ AI và thiết bị ô tô.

Trong khi đó, Samsung Electro-Mechanics cũng tăng giá 10-20% trên toàn tuyến, nhà máy tại Thiên Tân hiện đã chạy hết công suất và buộc phải tạm dừng nhận các đơn hàng mới giá rẻ.

"Tấm khiên" giải nhiệt của tương lai

Từ trước nay, các dòng chip công suất cao đòi hỏi một loại vật liệu phải đáp ứng đồng thời những điều kiện mâu thuẫn khắt khe.

Đó là vừa phải dẫn nhiệt để tản nhiệt lượng khổng lồ sinh ra, vừa phải cách điện để ngăn chập mạch và còn phải chịu nhiệt để tồn tại trong môi trường nhiệt độ cao do quá trình tính toán của chip gây ra. Cuối cùng, nhưng không kém quan trọng là phải đáng tin cậy để hoạt động ổn định lâu dài.

Các vật liệu truyền thống gần như không thể giải bài toán này. Kim loại dẫn nhiệt tốt nhưng lại dẫn điện. Nhựa cách điện tốt nhưng lại yếu kém trong việc tản nhiệt và chịu nhiệt.

Giải pháp duy nhất nổi lên là vật liệu gốm sứ tiên tiến. Các loại gốm sứ cao cấp như nhôm nitrua, nhôm oxit hay silicon nitrua có thể đáp ứng hoàn hảo mọi yêu cầu khắt khe trên.

Cụ thể, nhôm nitrua có hệ số dẫn nhiệt khoảng 200 W/(m·K), trong khi silicon nitrua có thể đạt tới 300 W/(m·K). Điều này mang lại khả năng truyền nhiệt siêu tốc, trong khi vẫn giữ nguyên tính chất cách điện tuyệt đối.

Tương tự MLCC, chất nền gốm không phải là một công nghệ mới mẻ. Trước đây, nó chủ yếu được dùng trong chất bán dẫn điện, thiết bị laser với quy mô hạn chế. Tuy nhiên, giờ đây, ứng dụng của vật liệu này đang bùng nổ.

Từ đế tản nhiệt máy chủ AI, công nghệ đóng gói chip bộ nhớ HBM, đóng gói module quang tốc độ cao 1.6T/3.2T cho đến các thành phần bán dẫn nguồn điện đều cần đến gốm.

Đế chip làm bằng gốm đang trở thành tiêu chuẩn vàng cho các nhà sản xuất chip hàng đầu thế giới. Ảnh: Stanford Advanced Materials.

Chip càng ngốn nhiều điện, bài toán tản nhiệt càng khắc nghiệt. Các đế hữu cơ truyền thống đã chạm ngưỡng giới hạn vật lý trong các ứng dụng công suất cao, biến đế gốm trở thành lựa chọn bắt buộc.

Tuy nhiên, nút thắt lớn nhất là quy trình sản xuất đế gốm phức tạp, dẫn đến chu kỳ nâng cao tỷ lệ thành phẩm và thời gian kiểm định từ khách hàng bị kéo dài.

Sự mất cân bằng cung – cầu trầm trọng này chính là "khoảng trống" tạo ra sức hấp dẫn cho các mã cổ phiếu trong ngành.

Đặc biệt hơn, thị trường này hiện vẫn là sân chơi của các ông lớn Nhật Bản và Âu Mỹ. Các tập đoàn Nhật như Kyocera, Murata, Maruwa, NGK nắm thế thượng phong, trong khi Rogers hay CoorsTek (Mỹ) bao phủ các mảng vật liệu gốm tần số cao.

Tại Trung Quốc, các doanh nghiệp như Sino-Microelectronics, CCTC hay Sinocera đã bắt đầu tham chiến, nhưng rào cản lớn nhất của họ vẫn là bài toán kiểm định từ các khách hàng cao cấp và sự ổn định của sản lượng lớn.