Nắm giữ 90% thị phần toàn cầu, hãng Nhật Bản vô danh đang chi phối toàn bộ cuộc chơi vật liệu AI, khiến Nvidia cũng phải cúi đầu

Ngành công nghiệp thủy tinh của Nhật Bản vốn từ lâu bị mắc kẹt trong thị trường nội địa trì trệ, nay đã tìm thấy hướng đi đầy triển vọng khi tham gia vào chuỗi cung ứng vật liệu cho thiết bị bản dẫn của trí tuệ nhân tạo (AI). Cơ hội mới này là động lực thúc đẩy mạnh mẽ làn sóng đầu tư trong toàn ngành.

Sự trỗi dậy của vật liệu thủy tinh cho AI và bước đi của "ông lớn"

Sự bùng nổ của AI đã khiến các nhà sản xuất “ngập” trong các yêu cầu về vật liệu cao cấp. Cụ thể, thị trường đang "khát" các sản phẩm điện môi thấp (low-dielectric) giúp truyền thông tốc độ cao thông qua việc giảm độ trễ tín hiệu, cũng như các sản phẩm có hệ số giãn nở nhiệt thấp (low-CTE) nhằm chống cong vênh và biến dạng do nhiệt độ. Cả hai vật liệu này đều đóng vai trò sống còn đối với các chất bán dẫn hiệu suất cao và các trung tâm dữ liệu.

Nắm bắt cơ hội này, nhà sản xuất vật liệu Asahi Kasei tuyên bố sẽ gia nhập thị trường vật liệu cách điện cho đế bán dẫn. Hãng đang tập trung phát triển loại vải thủy tinh điện môi thấp và nhắm tới việc tung ra thị trường thương mại trong vòng vài năm tới. Để hiện thực hóa mục tiêu, Asahi Kasei đang tận dụng lợi thế vốn là một nhà cung cấp lớn toàn cầu về vải thủy tinh điện môi thấp.

Công ty thu mua sợi thủy tinh từ các đối tác và chuyên môn hóa vào việc dệt chúng thành vải. Hiện tại, loại vải thủy tinh điện môi thấp của hãng đang trải qua các đợt đánh giá từ khách hàng trước khi chính thức được sử dụng cho các đế đóng gói (packaging substrates) chứa chip AI.

Tuy nhiên, rào cản để Asahi Kasei bước vào sân chơi này không hề nhỏ khi Công ty Nitto Boseki (còn gọi là Nittobo) hiện đang thống trị với 90% thị phần toàn cầu. Vật liệu của Nittobo có mức giãn nở nhiệt chỉ bằng khoảng một nửa so với các sản phẩm thông thường. Nhờ sở hữu công nghệ mà rất ít công ty làm được, Nittobo đang hưởng lợi lớn khi nhu cầu từ các gã khổng lồ như Nvidia ngày càng trở nên gắt gao.

"Nguồn cung vật liệu điện môi thấp đang rất eo hẹp và gần như nằm trọn trong tay Nittobo", nhà phân tích Atsushi Ikeda của Goldman Sachs nhận định. "Chính vì sự khan hiếm này, khách hàng có thể sẽ rất hoan nghênh việc Asahi Kasei gia nhập thị trường nhằm đa dạng hóa nguồn cung."

Nguyên nhân sâu xa của cơn sốt vật liệu này nằm ở sự thay đổi căn bản trong yêu cầu sản xuất. Thực tế, vật liệu thủy tinh từ lâu đã được sử dụng trong một số đế bán dẫn, nhưng chính sự phổ biến của chip AI đang làm thay đổi hoàn toàn cuộc chơi.

Các chip AI hiện đại phải xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ ở tốc độ chớp nhoáng, dẫn đến việc mạch điện phải có nhiều lớp hơn và các gói (package) có kích thước lớn hơn. Khi đó, các đế nhựa thông thường bộc lộ điểm yếu là không thể kiểm soát tốt tình trạng cong vênh và giãn nở do nhiệt. Điều này tất yếu thúc đẩy nhu cầu chuyển dịch sang các vật liệu thủy tinh – vốn có độ phẳng vượt trội và độ giãn nở thấp hơn hẳn.

Trong cuộc đua công nghệ này, các công ty Nhật Bản đang có những lợi thế tuyệt đối. Tiêu biểu như Nittobo, công ty này đã làm chủ công nghệ và trở thành đơn vị đầu tiên trên toàn cầu công nghiệp hóa việc sản xuất sợi thủy tinh từ tận năm 1938, nhờ tận dụng các kỹ thuật ngăn chặn bọt khí và cho phép chế tạo các sợi cực mảnh.

Không để tuột mất cơ hội khi thị trường đang rộng mở, ngày càng có nhiều công ty nhanh chóng nhảy vào cuộc đua vật liệu cho AI. Một ví dụ điển hình là Nippon Electric Glass với việc bắt đầu bán loại sợi D2 điện môi thấp vào cuối năm 2025.

Điều thú vị là công ty này từng bán sản phẩm tương tự cách đây hai thập kỷ cho mảng ăng-ten truyền thông nhưng phải ngậm ngùi rời bỏ thị trường do nhu cầu thấp. Cú hích từ AI đã trao cho họ cơ hội thứ hai. Năm 2024, hãng khởi động lại quá trình phát triển, cải thiện hiệu suất của sản phẩm cũ và tự tự tái gia nhập thị trường.

Trước đó, Nippon Electric Glass chủ yếu cung cấp sợi thủy tinh cho vật liệu composite trong các bộ phận ô tô – một thị trường đa dụng có tính cạnh tranh khốc liệt nhưng nhu cầu lại đang trì trệ. Với sự trở lại của sợi D2, họ đặt mục tiêu kiến tạo một nguồn cầu mới liên quan chặt chẽ đến chất bán dẫn. Dù công suất hiện tại còn hạn chế, hãng đã lên kế hoạch ra mắt cơ sở sản xuất hàng loạt ngay trong quý 4 năm nay.

Song song đó, Nippon Electric Glass cũng đang ráo riết phát triển sợi thủy tinh low-CTE. Một đại diện công ty tiết lộ họ "có kế hoạch đề xuất sản phẩm này cho khách hàng vào năm 2026 và bắt đầu tiến hành các đợt đánh giá". Tham vọng của hãng là nâng doanh thu từ các loại sợi thủy tinh giá trị gia tăng cao lên mốc 10 tỷ yên (khoảng 63 triệu USD), biến đây thành "con gà đẻ trứng vàng" mới.

Lối thoát khỏi thị trường bão hòa

Động lực cho sự chuyển đổi đồng loạt này không chỉ đến từ sức hút của AI, mà còn là lối thoát sống còn cho một thị trường đang bão hòa. Theo truyền thống, ngành công nghiệp thủy tinh Nhật Bản phụ thuộc vào xây dựng và ô tô.

Thế nhưng, sự suy giảm dân số đã khiến thị trường nội địa đóng băng. Nhu cầu thủy tinh đa dụng trong nước năm 2023 chỉ đạt 381,2 tỷ yên, giảm 8,2% so với năm 2010. Thêm vào đó, áp lực cạnh tranh về giá từ các đối thủ Trung Quốc ngày càng trở nên gay gắt.

Đứng trước bối cảnh đó, các công ty lớn hiện buộc phải xoay trục, coi chất bán dẫn và vật liệu điện tử là phao cứu sinh và là động lực tăng trưởng mới. Minh chứng rõ nét nhất là AGC, hãng dự báo lợi nhuận hoạt động của bộ phận vật liệu điện tử sẽ đạt 45 tỷ yên trong năm tài chính kết thúc vào tháng 12.

Con số này chiếm tới 29% lợi nhuận hoạt động hợp nhất – một cú nhảy vọt so với mức 7,6% của năm 2022. Rõ ràng, dù sản lượng nhỏ hơn kính xây dựng hay ô tô nhưng biên lợi nhuận khổng lồ đã biến vật liệu điện tử thành nguồn thu chủ lực.

Tham vọng của AGC không dừng lại ở đó. Công ty đặt mục tiêu sản xuất hàng loạt "đế lõi thủy tinh" vào năm 2028 nhằm thay thế hoàn toàn đế nhựa đóng gói truyền thống.

Dù thủy tinh giòn và khó gia công hơn nhựa, AGC đã làm chủ được công nghệ khoan chính xác các lỗ siêu nhỏ từ 50 đến 100 micron. Nhờ đó, đế thủy tinh không chỉ hạn chế cong vênh ở nhiệt độ cao mà còn rút ngắn đường dẫn điện, giúp tiết kiệm tới 30% điện năng tiêu thụ.

Xu hướng này đang nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ từ các hãng bán dẫn hàng đầu như Intel. Bắt nhịp với xu thế, Dai Nippon Printing đã ra mắt dây chuyền sản xuất thử nghiệm vào tháng 12 năm 2025.

Trong khi đó, Toppan đang phát triển cả đế lõi thủy tinh và đế trung gian (glass interposer), với kế hoạch vận hành dây chuyền thử nghiệm tại Ishikawa vào tháng 7 năm 2026 để kiểm chứng công nghệ sản xuất hàng loạt.

Tất cả những động thái kể trên đang tạo ra một làn sóng đầu tư mạnh mẽ chưa từng có. Theo một phân tích của Nikkei trên 182 công ty vật liệu niêm yết tại thị trường Prime (Sở giao dịch chứng khoán Tokyo), có tới 18 trường hợp đầu tư vốn liên quan đến AI (bao gồm cả trung tâm dữ liệu) trong năm 2025, cao gấp ba lần năm 2020.

Khoản chi tiêu khổng lồ này chiếm tới 35% tổng vốn đầu tư của nhóm các công ty đó. Góp mặt vào làn sóng này, Nittobo tuyên bố sẽ rót 15 tỷ yên xây dựng tòa nhà mới tại nhà máy ở Fukushima. Khi đi vào hoạt động năm 2027, cơ sở này sẽ giúp tăng gấp ba lần sản lượng vải thủy tinh điện môi thấp.

Bằng sự nhanh nhạy trong việc tái tổ chức và khai thác triệt để nhu cầu về AI, ngành công nghiệp thủy tinh Nhật Bản dường như đã tìm ra được một chiến lược vàng để hồi sinh và bứt phá.

Nguồn: Nikkei Asia