Bên trong xưởng sản xuất của công ty Jiaruifu đặt tại tỉnh Hà Nam, Trung Quốc, 550 cỗ máy khổng lồ, mỗi chiếc nặng hơn 100 tấn và có giá khoảng 3 triệu nhân dân tệ, đang vận hành liên tục. Thiết bị này mô phỏng chính xác môi trường nhiệt độ và áp suất cực cao từ lòng đất để cho ra đời 120 carat kim cương thô chỉ trong vòng sáu ngày, rút ngắn chu kỳ địa chất vốn kéo dài hàng tỷ năm. 

Dàn máy móc đồ sộ đó đã đưa sản lượng của ông chủ Feng Canjun tăng gấp mười lần kể từ ngày khởi nghiệp năm 2019, chạm mốc 2 triệu carat vào năm 2025, tương đương khoảng 9% tổng sản lượng năm trước đó của tập đoàn De Beers.

Tuy nhiên, thay vì tiếp tục dồn tới 70% sản lượng làm nhẫn hay dây chuyền như hiện nay, doanh nhân này đang đặt cược toàn bộ tương lai vào một đích đến hoàn toàn khác: vật liệu tiên tiến cho vi mạch, máy chủ trí tuệ nhân tạo và các thiết bị công nghệ cao.

Feng đặt mục tiêu nâng tỷ trọng sản phẩm phục vụ các ứng dụng vật liệu chức năng lên hơn 50% vào năm 2030, đồng thời giảm tỷ trọng dành cho ngành trang sức xuống tối đa 30%.

Tham vọng của Feng cũng là bức tranh chung của cả ngành công nghiệp kim cương nhân tạo Trung Quốc, nơi đang nắm giữ khoảng một nửa sản lượng toàn cầu và tập trung tới 80% năng lực chế tác tại vùng đất Hà Nam. Việc mở rộng ồ ạt đã kéo giá đá quý lao dốc, buộc các nhà sản xuất phải chạy đua tìm kiếm những phân khúc có giá trị thặng dư cao hơn.

AI mở ra thị trường mới cho kim cương nhân tạo

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), điện năng tiêu thụ của các trung tâm dữ liệu được dự báo tăng hơn gấp đôi vào năm 2030, lên khoảng 945 terawatt-giờ, tương đương mức tiêu thụ điện hằng năm của Nhật Bản. AI là động lực chính thúc đẩy xu hướng này.

Nhu cầu điện toán tăng cao cũng kéo theo bài toán tản nhiệt. Kim cương nhân tạo được chú ý nhờ những đặc tính có thể cải thiện khả năng truyền nhiệt và hiệu suất của thiết bị điện tử.

Giới phân tích đánh giá quản lý nhiệt là cơ hội thương mại gần hơn, trong khi việc sử dụng kim cương trực tiếp làm vật liệu bán dẫn vẫn chưa phổ biến. Các ứng dụng cho chip đòi hỏi độ tinh khiết cao và tiêu chuẩn sản xuất nghiêm ngặt hơn so với kim cương dùng trong công cụ cắt, khoan.

Một số tập đoàn công nghệ lớn đã bắt đầu quan tâm đến lĩnh vực này. Truyền thông Trung Quốc đưa tin Huawei và TSMC đang tìm hiểu việc sử dụng kim cương nhân tạo để làm mát chip. Lenovo cũng đã ra mắt tại Trung Quốc một mẫu laptop tiêu dùng sử dụng vật liệu tản nhiệt đồng - kim cương, theo công bố của hãng.

Tháng 6, CEO Intel Lip-Bu Tan cho biết ông đã đầu tư cá nhân vào Diamond Foundry, doanh nghiệp đang phát triển các tấm wafer kim cương phục vụ sản xuất chip.

Những bước tiến về công nghệ cũng cho thấy tiềm năng của vật liệu này. Tháng 4, các mô-đun tản nhiệt đồng - kim cương do các nhà nghiên cứu Trung Quốc phát triển giúp cải thiện khả năng truyền nhiệt thêm 80% và tăng hiệu suất chip 10%, theo Viện Công nghệ và Kỹ thuật Vật liệu Ninh Ba.

Nếu được ứng dụng rộng rãi, bộ phận tản nhiệt kim cương có thể cạnh tranh với một số vật liệu hiện có trên thị trường, nơi các doanh nghiệp như Henkel của Đức, Dow của Mỹ và Shin-Etsu Chemical của Nhật Bản đang cung cấp sản phẩm tản nhiệt cho chip.

Doanh nghiệp đón đầu nhu cầu, cuộc đua mở rộng ra toàn cầu

Một số nhà sản xuất Trung Quốc đã bắt đầu điều chỉnh kế hoạch đầu tư để đón đầu thị trường mới. Theo hồ sơ công bố hồi tháng 6, Henan Liliang Diamond dự kiến chuyển hướng 1 tỷ nhân dân tệ, tương đương 149,18 triệu USD, vốn ban đầu dành cho việc mở rộng sản xuất kim cương chất lượng đá quý sang một dự án kim cương chức năng.

Cuộc đua phát triển vật liệu kim cương cho công nghệ cao không chỉ diễn ra tại Trung Quốc. Tháng 6, Element Six thuộc De Beers và công ty Nhật Bản Orbray thông báo đã sản xuất được wafer kim cương đơn tinh thể kích thước 3 inch, đồng thời chuẩn bị sản xuất loại 2 inch tại bang Oregon, Mỹ.

Tại Tây Ban Nha, chính phủ nước này đang đầu tư 753 triệu euro, tương đương 868 triệu USD, vào nhà máy Diamond Foundry tại Trujillo. Nếu hoàn thành, đây sẽ là cơ sở sản xuất đế kim cương quy mô lớn đầu tiên tại châu Âu, phục vụ ngành bán dẫn.

Đầu tháng 10, Frore Systems của Mỹ cũng giới thiệu LiquidJet Diamond, hệ thống làm mát nhiều tầng tích hợp bộ phận dẫn truyền nhiệt bằng kim cương.

Robert Bouquet, chuyên gia tư vấn kim cương độc lập, nhận định tiềm năng của vật liệu này trong công nghệ và công nghiệp có thể lớn hơn đáng kể so với thị trường trang sức kim cương bán lẻ, vốn đạt khoảng 100 tỷ USD mỗi năm.

Trung Quốc tìm cách thoát áp lực giá giảm

Nhà máy Jiaruifu của Feng Canjun nằm tại tỉnh Hà Nam, nơi tập trung hàng trăm cơ sở sản xuất kim cương nhân tạo và đóng góp khoảng 80% sản lượng của Trung Quốc.

Kim cương nhân tạo được tạo ra bằng máy móc mô phỏng điều kiện nhiệt độ và áp suất cao trong tự nhiên. Một máy tại nhà máy của Feng có thể sản xuất 120 carat kim cương thô trong sáu ngày, thay vì phải trải qua quá trình hình thành tự nhiên kéo dài hàng tỷ năm.

Feng sở hữu 550 máy, mỗi chiếc có giá khoảng 3 triệu nhân dân tệ và nặng hơn 100 tấn. Kể từ khi khởi nghiệp năm 2019, ông đã tăng sản lượng lên gấp 10 lần, đạt 2 triệu carat trong năm 2025, tương đương khoảng 9% sản lượng của De Beers trong năm trước đó.

Tuy nhiên, việc Trung Quốc nhanh chóng mở rộng sản xuất cũng góp phần kéo giá kim cương nhân tạo đi xuống. Theo Feng, biên lợi nhuận gộp của kim cương chất lượng đá quý đạt 30-40%, thấp hơn mức khoảng 50% của kim cương công nghiệp. Vì vậy, ông muốn chuyển thêm năng lực sản xuất sang các ứng dụng công nghiệp thay vì tiếp tục tăng sản lượng.

Bên cạnh sức ép thương mại, ngành kim cương nhân tạo còn mang ý nghĩa chiến lược. Năm 2024, Trung Quốc đưa máy móc sản xuất liên quan và các linh kiện chủ chốt vào diện kiểm soát xuất khẩu. Năm 2025, nước này tiếp tục bổ sung nhiều sản phẩm kim cương nhân tạo vào danh sách, dù việc thực thi các biện pháp bổ sung được hoãn một năm theo thỏa thuận Mỹ - Trung đạt được vào tháng 10/2025.

Manan Goenka, quản lý dự án tại Ken Research, cho rằng kim cương nhân tạo có thể ngày càng trở thành một phần trong các cuộc thảo luận về chính sách thương mại chiến lược liên quan đến chất bán dẫn, đất hiếm và công nghệ sản xuất tiên tiến.

Dù triển vọng thương mại vẫn chưa chắc chắn và nguy cơ dư thừa công suất công nghiệp còn hiện hữu, Feng tin rằng thị trường kim cương nhân tạo có thể đạt quy mô hàng tỷ, thậm chí hàng nghìn tỷ nhân dân tệ. Doanh nghiệp của ông đang hướng tới các ứng dụng thế hệ mới nhằm thay thế những ứng dụng truyền thống.