Sự trỗi dậy của Data Center

Điểm nhấn chính:

- Trung tâm dữ liệu (Data center) là các cơ sở vật lý tập trung lưu trữ các dữ liệu quan trọng, tạo điều kiện cho việc lưu trữ, xử lý và phân phối dữ liệu từ xa.

- Trung tâm dữ liệu lưu trữ lượng thông tin khổng lồ. Nếu không có trung tâm dữ liệu, các tổ chức không có nơi nào để đặt các phần cứng cho hệ thống CNTT, hay không thể vận hành kinh doanh.

Trung tâm dữ liệu - Data Center là gì?

Khái niệm trung tâm dữ liệu (data center) đã phát triển cùng với sự tiến bộ của khoa học máy tính. Ban đầu, trong giai đoạn 1960-1980, các máy tính mainframe khổng lồ được sử dụng chủ yếu bởi các tổ chức chính phủ, yêu cầu hệ thống làm mát và năng lượng chuyên biệt, mặc dù chưa hình thành rõ ràng khái niệm data center. Đến thập niên 1980-1990, kiến trúc client-server ra đời, dẫn đến sự xuất hiện của phòng máy chủ và các trung tâm dữ liệu nhỏ hơn. Sự bùng nổ của internet cuối những năm 1990 tạo nhu cầu lớn về cơ sở hạ tầng máy tính, góp phần phát triển các Internet Data Centers (IDCs). Đầu những năm 2000, công nghệ điện toán đám mây và virtualization đã thay đổi cách vận hành trung tâm dữ liệu, mở đường cho các trung tâm dữ liệu hyperscale với khả năng chứa hàng trăm nghìn máy chủ, mang lại hiệu quả và khả năng mở rộng vượt trội.

Trung tâm dữ liệu là các cơ sở vật lý tập trung lưu trữ các dữ liệu quan trọng, tạo điều kiện cho việc lưu trữ, xử lý và phân phối dữ liệu từ xa. Trung tâm dữ liệu có thể được sở hữu tư nhân bởi tổ chức hoặc có thể được cung cấp bởi các bên thứ ba hoặc các nhà cung cấp dịch vụ đám mây. 

Bên cạnh trung tâm dữ liệu còn có khái niệm khu vực lưu trữ  đám mây (cloud region) được mô tả là nơi mà dữ liệu hệ thống điện toán đám mây được lưu trữ vật lý. Cloud Region thường bao gồm nhiều trung tâm dữ liệu.

Một số vai trò và dịch vụ được cung cấp bởi các trung tâm dữ liệu là:

- Lưu trữ, quản lý, dự phòng, khôi phục dữ liệu

- Điện toán số lượng lớn (ví dụ như giao dịch thương mại điện tử)

- Công nghệ Dữ liệu lớn (Big Data), máy học (Machine Learning) và công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI)

Vai trò của các trung tâm dữ liệu

Trung tâm dữ liệu lưu trữ và quản lý lượng thông tin khổng lồ mà các tổ chức dựa vào để phục vụ hoạt động thường ngày. Cụ thể, trung tâm dữ liệu lưu trữ các phần cứng quan trọng cần thiết cho hệ thống CNTT của doanh nghiệp như:

- Mạng

- Ứng dụng

- Bảo mật

- Máy ảo

Nếu không có trung tâm dữ liệu, các tổ chức không có nơi nào để đặt các phần cứng cho hệ thống CNTT của họ, nói cách khác, kinh doanh không thể vận hành.

Hiện nay, vai trò của các trung tâm dữ liệu đã thay đổi. Sự xuất hiện của hình thức làm việc từ xa và tính di động đã thay làm thay đổi cách các tổ chức truy cập và sử dụng dữ liệu, khiến cho các trung tâm dữ liệu theo kiểu truyền thống không thể đáp ứng kịp. Nhu cầu truy cập dữ liệu một cách an toàn và đáng tin cậy tăng lên chóng mặt kể từ khi làm việc từ xa trở nên phổ biến, do đó các doanh nghiệp cần có trung tâm dữ liệu cho khả năng cung cấp đường truyền từ xa sở hữu độ bảo mật cao đến thiết bị của nhân viên. Điều này đòi hỏi một hạ tầng trung tâm dữ liệu mạnh mẽ và linh hoạt có thể đáp ứng các thách thức trong quá trình làm việc từ xa như hạn chế băng thông, sự cố kết nối hay đe dọa mạng.

Các mối đe dọa mạng trở nên đáng quan ngại hơn bao giờ hết khi nói để trung tâm dữ liệu. Điều này là do dữ liệu hiện nay được phân phối rộng rãi hơn nhiều thông qua internet, khiến dữ liệu trở nên dễ bị tấn công mạng và đánh cắp hơn bao giờ hết. Do đó, cần có phương pháp bảo mật trực tuyến đối với dữ liệu bên cạnh việc bảo mật phần cứng tại trung tâm dữ liệu. Giải pháp được các doanh nghiệp lựa chọn nhằm giải quyết vấn đề bảo mật dữ liệu này là chọn triển khai giải pháp kiến trúc zero-trust được cung cấp trên nền tảng đám mây, một phương pháp được minh chứng mang lại nhiều lợi ích bên cạnh giảm thiểu rủi ro bảo mật là giảm thời gian chết và cải thiện hoạt động CNTT nói chung.

Một vài số liệu nổi bật về trung tâm dữ liệu 

- Có khoảng 10,978 Data Center trên toàn cầu tính đến tháng 12, 2023.

- 10 quốc gia sở hữu nhiều trung tâm dữ liệu nhất là Mỹ (5,388), Đức (522), Vương Quốc Anh (517), Trung Quốc (449), Canada (336), Pháp (315), Úc (306), Hà Lan (300), Nga (255), Nhật Bản (219).

- Bắc Mỹ là khu vực có thị phần Data Center lớn nhất, chiếm hơn 40% thị phần. Công suất Data Center tại Mỹ được dự đoán sẽ tăng thêm 2.5 lần với hơn 24,000 MW đang trong quá trình phát triển.

- Công suất Data Center tại khu vực Châu Âu, Trung Đông và Châu Phi được dự đoán sẽ tăng gấp 2 lần, với 6,000 MW đang được phát triển.

- Con số này tại Châu Á là 2.2 lần với 13,000 MW đang phát triển.

- Singapore chiếm 60% nguồn cung trung tâm dữ liệu của Đông Nam Á.

- Đầu tư vào trung tâm dữ liệu tại khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đã tăng gấp đôi từ năm 2020 đến năm 2021 lên 4.8 tỷ USD.

- Thị trường trung tâm dữ liệu siêu quy mô ở Châu Á sẽ tăng từ 4 tỷ USD lên 10 tỷ USD doanh thu hàng năm từ năm 2020 đến năm 2027, với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 18%.

- Các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu đã tiêu thụ 7.4 Gigawatt điện vào năm 2023, tăng 55% so với mức 4.9 Gigawatt vào năm 2022.

- Các trung tâm dữ liệu chiếm khoảng 4% mức tiêu thụ năng lượng toàn cầu và 1% lượng khí thải nhà kính toàn cầu.

- Việc xây dựng trung tâm dữ liệu trên toàn cầu đã đạt mức cao nhất mọi thời đại vào năm 2023, với 3,077.8 Megawatt đang được xây dựng. Đây là mức tăng 46% so với cùng kỳ năm trước.

- Khoảng 20% ​​công suất trung tâm dữ liệu toàn cầu đang được sử dụng cho công nghệ trí tuệ nhân tạo.

- Công nghệ trí tuệ nhân tạo sẽ chuyển công suất nguồn điện của mỗi rack trung tâm dữ liệu lên tới 50 kW – 100 kW, tăng từ mức dưới 10 kW vào năm 2023. Điều này sẽ đòi hỏi phải chuyển từ làm mát bằng không khí sang làm mát bằng chất lỏng.

- Công nghệ trí tuệ nhân tạo và robot tiên tiến sẽ tăng hiệu suất của trung tâm dữ liệu lên 30% vào năm 2025.

- Công nghệ trí tuệ nhân tạo dự kiến ​​sẽ thúc đẩy 75.3 tỷ USD chi tiêu cho trung tâm dữ liệu vào năm 2028, hoặc khoảng 35% tổng nhu cầu thị trường.

Sự trỗi dậy của công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) và cơn sốt data center

Tới những năm 2020, sự trỗi dậy của trí tuệ nhân tạo đã có những tác động biến đổi xã hội, điều này được thể hiện rõ ràng nhất trong lĩnh vực data center. Các trang trại máy chủ trước đây chỉ là nơi lưu trữ các bit thông tin nhạt nhẽo, đang trải qua cuộc cách mạng thúc đẩy bởi nhu cầu trí tuệ nhân tạo ngày càng tăng.

Tất cả bởi vì trí tuệ nhân tạo phát triển mạnh mẽ nhờ vào dữ liệu. Các tập dữ liệu khổng lồ là chất liệu để thuật toán trí tuệ nhân tạo học hỏi, tinh chỉnh và phát triển. Từ xử lý ngôn ngữ tự nhiên đến nhận diện các hình ảnh phức tạp, trí tuệ nhân tạo đang ngấu nghiến dữ liệu ở mức báo động. Cơn đói này kéo theo nhu cầu dự trữ nhiều hơn, xử lý mạnh mẽ hơn, truyền tải dữ liệu nhanh hơn đối với các trung tâm dữ liệu.

Google, tiên phong trong việc phát triển trí tuệ nhân tạo quy mô lớn, nổi tiếng với việc tập trung tối ưu các trung tâm dữ liệu. Họ tận dụng chính trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa điện năng tiêu thụ, tối ưu hệ thống làm mát và khối lượng xử lý của các máy chủ. Microsoft với dịch vụ tương tự là nền tảng Azure Cloud cũng là một cái tên sừng sỏ trong cuộc đua công nghệ trí tuệ nhân tạo. Họ đang đầu tư mạnh mẽ cho việc nghiên cứu trí tuệ nhân tạo dùng để quản lý các trung tâm dữ liệu với mục tiêu đạt được hiệu quả cao hơn và khả năng mở rộng. Meta, trước đây là Facebook, là một công ty lớn trong lĩnh vực mạng xã hội và nội dung được gợi ý bởi trí tuệ nhân tạo. Các trung tâm dữ liệu của họ tập trung xử lý lượng lớn thông tin từ người dùng, cung cấp thuật toán biên tập news feed của người dùng và năng lực nhận diện khuôn mặt. Amazon Web Services (AWS), gã khổng lồ trong mảng điện toán đám mây cung cấp hàng tá dịch vụ liên quan đến trí tuệ nhân tạo cho các khách hàng tổ chức lẫn cá nhân. Các trung tâm dữ liệu của AWS phục vụ đa dạng các ứng dụng của công nghệ AI từ nghiên cứu khoa học đến cá nhân hóa thương mại điện tử.

Hiện nay, cơn sốt xây dựng các trung tâm dữ liệu để phục vụ nhu cầu bùng nổ về trí tuệ nhân tạo đang gây ra tình trạng thiếu hụt các linh kiện, đất và năng lượng mà các trung tâm dữ liệu siêu quy mô yêu cầu.

Đầu tư Data Center trên toàn cầu hướng đến 1,000 tỷ USD mỗi năm

Đầu tư vào dự án data center mới và đang triển khai tăng hơn 250 tỷ USD năm ngoái. Năm nay, mức đầu tư dự kiến sẽ còn tăng và tăng hơn nữa trong các năm tới. Để có thể đuổi kịp nhu cầu của hạ tầng nghệ trí tuệ nhân tạo, suất đầu tư vào các trung tâm dữ liệu có thể sẽ sớm vượt mốc 1,000 tỷ mỗi năm. Theo dữ liệu từ Fierce Network, điều này có thể xảy ra sớm nhất vào năm 2027.

Các nhà đầu tư lớn nhất vào công nghệ AI tại Hoa Kỳ và nhiều nơi khác bao gồm Microsoft, Google, Apple và Nvidia. Tất cả đều đang rót hàng tỷ USD mỗi năm vào AI và cơ sở hạ tầng cần thiết để hỗ trợ công nghệ AI. Google có kế hoạch đầu tư 1 tỷ euro (1.1 tỷ USD) để mở rộng trung tâm dữ liệu của mình tại Phần Lan để hỗ trợ AI và 2 tỷ USD vào một trung tâm dữ liệu AI tại Malaysia. Trong khi đó, Amazon cho biết họ có kế hoạch chi 11 tỷ USD cho các trung tâm dữ liệu mới tại Indiana.

Riêng Microsoft được cho là đang đàm phán với nhà phát triển Chat-GPT OpenAI để xây dựng một trong những dự án trung tâm dữ liệu lớn nhất mọi thời đại. Với mức giá ước tính vượt quá 100 tỷ USD, Dự án Stargate dự kiến ​​sẽ được ra mắt vào năm 2028, nhằm giúp giảm sự phụ thuộc của hai công ty vào Nvidia.

Hơn nữa, gần đây vào tháng 9 năm 2024, BlackRock, Global Infrastructure Partners, Microsoft và MGX đã khởi động một quan hệ đối tác mới để thúc đẩy việc mở rộng các trung tâm dữ liệu tại Hoa Kỳ. Bộ tứ công ty công nghệ và quản lý tài sản cho biết Quan hệ đối tác đầu tư cơ sở hạ tầng công nghệ AI toàn cầu (Global AI Infrastructure Investment Partnership) sẽ tìm cách giải ngân 30 tỷ USD vốn cổ phần tư nhân để thúc đẩy việc mở rộng quy mô hiệu quả của các trung tâm dữ liệu. Các khoản tiền này sẽ được sử dụng để "đầu tư vào các trung tâm dữ liệu mới và mở rộng nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về năng lượng điện toán, cũng như cơ sở hạ tầng năng lượng để tạo ra các nguồn năng lượng mới cho các cơ sở này".

Tin tức này xuất hiện khi các tổ chức công và tư trên khắp thế giới tìm kiếm những cách mới để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của AI trong khi vẫn duy trì độ ổn định của lưới điện và tính bền vững của trung tâm dữ liệu.

Triển vọng Data Center tại Việt Nam và Châu Á Thái Bình Dương

Thị trường data center tại Việt Nam được dự báo sẽ đạt giá trị khoảng 1.26 tỷ USD vào năm 2030, tương ứng với mức tăng trưởng trung bình hàng năm 10.8%, theo dự báo gần nhất của Viettel IDC.

Khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đang thúc đẩy 19% tăng trưởng của trung tâm dữ liệu, với sự mở rộng đáng kể ở cả thị trường sơ cấp và thứ cấp. Các nước phát triển như Hàn Quốc, Nhật Bản, Úc và Singapore tạo nên thị trường sơ cấp, trong khi Việt Nam, Philippines, Indonesia, Malaysia và Thái Lan tạo nên thị trường thứ cấp.

Ông Hoàng Văn Ngọc, giám đốc của Viettel IDC, dự đoán sẽ có sự bùng nổ về số lượng trung tâm dữ liệu tại Việt Nam, Philippines, Indonesia, Malaysia và Thái Lan trong những năm tới.

Việt Nam, một thị trường đầy triển vọng, đang bị tụt hậu so với các quốc gia khác về quy mô. Hiện tại, thị trường trung tâm dữ liệu của Việt Nam chỉ bằng một phần nhỏ so với quy mô của Singapore, Malaysia và Indonesia. Nhìn vào giai đoạn ba năm từ năm 2020 đến năm 2022, thị trường trung tâm dữ liệu tại Indonesia và Malaysia đã tăng trưởng khoảng sáu lần, trong khi Việt Nam chỉ tăng trưởng 1.5 lần.

Viettel IDC nêu bật một số yếu tố thúc đẩy sự phát triển của thị trường tại Việt Nam, bao gồm nguồn lao động có chuyên môn cao với giá thành hợp lý, lực lượng lao động CNTT đáng kể, chi phí xây dựng thấp hơn so với các quốc gia khác, khuôn khổ pháp lý hỗ trợ và sự hỗ trợ của chính phủ cho các sáng kiến ​​chuyển đổi số.

Tuy nhiên, một sự thay đổi đáng chú ý vào năm 2024 là Việt Nam đã mở cửa thị trường trung tâm dữ liệu, cho phép các nhà đầu tư nước ngoài sở hữu các trung tâm dữ liệu tại quốc gia này. Theo Nikkei Asia lần đầu đưa tin, trước đây Việt Nam đã hạn chế quyền sở hữu các trung tâm dữ liệu tại quốc gia này ở mức trần 49% đối với các công ty nước ngoài. Nhưng với việc ban hành Luật Viễn thông có hiệu lực vào tháng 7 năm 2024, thị trường trung tâm dữ liệu hiện được "miễn trừ khỏi các hạn chế gia nhập thị trường thông thường".

Quy định này trước đây đã ngăn cản các công ty công nghệ lớn đầu tư vào Việt Nam, tuy nhiên, nhu cầu ngày càng tăng có nghĩa là thị trường trong nước không còn có thể đáp ứng được nhu cầu.

Cho đến nay, trong năm nay đã có một số công ty bày tỏ sự quan tâm đến việc phát triển tại Việt Nam. Vào tháng 6/2024, Huawei tuyên bố rằng họ đang cân nhắc một Cloud Region tại Việt Nam vào một thời điểm nào đó. Vào tháng 5 năm 2024, STT GDC tuyên bố rằng họ đang lên kế hoạch xây dựng một trung tâm dữ liệu 60MW tại Tân Thuận, Việt Nam và tiếp quản hoạt động của một trung tâm khác tại Thành phố Hồ Chí Minh. Tháng đó, Alibaba cũng chia sẻ rằng họ sẽ xây dựng một trung tâm dữ liệu tại quốc gia này.

Theo Data Center Map, Việt Nam có 23 trung tâm dữ liệu tại ba thành phố lớn: Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội và Đà Nẵng. Các nhà khai thác bao gồm FPT Telecom, NTT GDC, Telehouse, Global Data Service, VNPT Data, Viettel và CMC Telecom, cùng nhiều nhà khai thác khác. Đáng chú ý, ngành viễn thông trong nước do Viettel IDC, FPT Telecom, VNPT và CMC Telecom thống lĩnh, nắm giữ khoảng 97% thị phần.

Hơn nữa, Luật Viễn thông sửa đổi bao gồm các quy định mới về điện toán đám mây và dịch vụ trung tâm dữ liệu, có hiệu lực từ 01/01/2025 sẽ cung cấp một khuôn khổ pháp lý linh hoạt và minh bạch cho sự phát triển của thị trường trung tâm dữ liệu, báo cáo cho biết. Và, kế hoạch phát triển điện quốc gia sẽ giúp đảm bảo nguồn cung cấp điện ổn định cho ngành công nghiệp trung tâm dữ liệu đang phát triển, báo cáo cho biết. Chi phí xây dựng hợp lý, từ 6-13 triệu USD cho mỗi MW công suất trung tâm dữ liệu, cũng là một lợi thế cho Việt Nam, báo cáo cho biết. Trong khi đó, chi phí đang tăng cao ở châu Á, đặc biệt là ở Nhật Bản, Singapore và Hàn Quốc, khiến các quốc gia có chi phí thấp hơn như Trung Quốc, Ấn Độ và Việt Nam trở thành những lựa chọn thay thế hấp dẫn.

Mối quan ngại về tiêu thụ điện năng của trung tâm dữ liệu

Theo báo cáo mới nhất của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), các trung tâm dữ liệu sử dụng 460 TWh trong năm 2022, tương ứng với 2% tổng mức tiêu thụ điện toàn cầu. Hầu hết năng lượng này được sử dụng cho các tác vụ tính toán và hệ thống làm mát.

Năm 2020, các trung tâm dữ liệu của Google tiêu thụ khoảng 15.5 TWh điện hàng năm, hơn mức tiêu thụ điện của San Francisco. Bên cạnh đó, mức tiêu thụ điện năm 2021 của Amazon Web Services cũng được ước tính khoảng 16 TWh.

Báo cáo cũng dự đoán rằng con số này sẽ nhân đôi vào năm 2026 do sự trỗi dậy của  công nghệ trí tuệ nhân tạo và khai thác tiền điện tử vốn ngốn rất nhiều năng lượng. Do các công nghệ AI tạo sinh (Generative AI) khác với các ứng dụng trí tuệ nhân tạo truyền thống, Generative AI là mô hình deep-learning với khả năng tạo đoạn văn, hình ảnh, âm thanh và các nội dung khác. Các mô hình này yêu cầu lượng lớn dữ liệu đầu vào để thực hiện huấn luyện. Nhằm đáp ứng nhu cầu huấn luyện công nghệ trí tuệ nhân tạo ngày một tăng, các trung tâm dữ liệu với quy mô lưu trữ, tính toán lớn hơn với độ trễ thấp hơn cần được phát triển cùng. 

Việc đào tạo một mô hình ngôn ngữ lớn (LLM) như GPT-3 của OpenAI sử dụng gần 1,300 MWh điện, tương đương với mức tiêu thụ hàng năm của 130 hộ gia đình ở Hoa Kỳ. Theo IEA, một tìm kiếm trên Google tiêu thụ 0.3 Wh trong khi một yêu cầu cho ChatGPT tiêu thụ 2.9 Wh. IEA cho biết nếu ChatGPT được tích hợp trong 9 tỷ tìm kiếm thực hiện mỗi ngày như hiện nay, nhu cầu điện sẽ tăng 10 TWh mỗi năm - lượng tiêu thụ điện của 1.5 triệu cư dân tại Liên minh Châu Âu. Ngoài ra, các hệ thống trí tuệ nhân tạo thường chạy trên các bộ phận xử lý đồ họa (graphical processing units - GPUs), các GPUs thường tiêu tốn nhiều năng lượng hơn các CPUs truyền thống tuy nhiên chúng cho ra nhiều phép tính hơn. Bên cạnh IEA, một tổ chức uy tín khác là Uptime Institute cũng đưa ra dự đoán AI sẽ chiếm 10% tiêu thụ điện của ngành data center toàn cầu vào năm 2025 - tăng từ mức 2% hiện nay (2024).