Chỉ một lượng nhỏ gallium cũng đủ khả năng tác động mạnh mẽ đến hiệu suất của hệ thống radar; một linh kiện tụ điện tantalum nhỏ bé lại quyết định độ bền vững của vệ tinh; hay việc thiếu hụt đồng có thể khiến toàn bộ trung tâm dữ liệu bị đình trệ tiến độ.
Đó chính là thực tế của cuộc cạnh tranh công nghệ trong kỷ nguyên mới: một quốc gia dẫu có trong tay phần mềm tiên tiến, nguồn vốn dồi dào cùng đội ngũ nhân sự kỹ thuật xuất sắc nhưng vẫn bất lực trong việc chế tạo sản phẩm nếu thiếu đi các loại khoáng sản cốt lõi.
Dưới đây là danh sách 10 loại vật liệu đang âm thầm chi phối mọi mặt đời sống, từ phương tiện chạy điện, hệ thống lưới điện thông minh cho đến robot tự động, thiết bị quốc phòng và các ứng dụng không gian vũ trụ.
Đồng và tầm quan trọng trong hạ tầng mạng lưới
Mặc dù đồng là vật liệu quen thuộc và không quá hiếm, nhưng gần như không có nguyên liệu nào gắn kết với nhiều phân khúc của nền kinh tế hiện đại như kim loại này.
Hệ thống dây dẫn điện, các trạm biến áp, động cơ điện, hệ thống trạm sạc, các sáng kiến năng lượng tái tạo cho đến các trung tâm dữ liệu quy mô lớn đều đặt sự phụ thuộc lớn vào đồng.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) từng đưa ra dự báo rằng nhu cầu tiêu thụ đồng sẽ tăng khoảng 7 triệu tấn tính đến năm 2040. Dựa trên các dự án hiện hữu, thế giới có nguy cơ đối mặt với sự thiếu hụt nguồn cung lên tới 25% vào năm 2035.
Khó khăn lớn nhất không chỉ xoay quanh việc dò tìm mỏ đồng mới, bởi một dự án khai thác thường mất nhiều năm để hoàn tất thủ tục cấp phép và xây dựng. Thêm vào đó, hàm lượng quặng ngày càng suy giảm buộc các đơn vị khai thác phải xử lý khối lượng đất đá khổng lồ mới thu về được lượng kim loại tương đương.
Lithium - Năng lượng cho thiết bị di động và xe điện
Lithium đóng vai trò cung cấp nguồn năng lượng chủ đạo cho xe điện, điện thoại thông minh, máy tính xách tay, thiết bị bay không người lái (drone) cùng các hệ thống lưu trữ điện năng quy mô công nghiệp.
Dựa trên các chính sách đang thực thi, IEA dự báo nhu cầu về lithium sẽ chứng kiến mức tăng trưởng gấp ba lần vào năm 2040.
Trong khi Australia giữ vị trí hàng đầu về khai thác lithium, thì các quốc gia như Chile, Argentina cùng Trung Quốc lại đóng vai trò chủ chốt trong việc cung cấp hóa chất lithium và các dòng sản phẩm đã qua tinh chế.
Sự phát triển của công nghệ pin sodium-ion cùng một số giải pháp hóa học khác phần nào giúp giảm tải áp lực cho nguồn cung lithium tại một vài thị trường. Dù vậy, loại kim loại này vẫn giữ vững vị thế trọng yếu trong chuỗi giá trị sản xuất pin toàn cầu.
Graphite và chuỗi cung ứng pin lithium-ion
Khi nhắc đến pin, lithium thường thu hút phần lớn sự chú ý, nhưng trên thực tế, các dòng pin lithium-ion thông dụng đều không thể thiếu graphite. Đây là vật liệu cấu thành nên cực âm, nơi lưu trữ các ion lithium trong suốt chu kỳ sạc.
Mặc dù nhiều khu vực trên thế giới sở hữu các mỏ graphite tự nhiên, nhưng để đạt tiêu chuẩn sử dụng cho pin, vật liệu này bắt buộc phải trải qua các quy trình tinh chế, định hình và phủ bề mặt phức tạp.
Trung Quốc hiện đang nắm giữ quyền chi phối phần lớn các công đoạn chế biến này. Do đó, ngay cả khi sở hữu mỏ graphite riêng, một quốc gia cũng rất khó tìm được nguồn thay thế tức thời nếu chuỗi cung ứng từ Trung Quốc gặp sự cố gián đoạn.
Cobalt trong các ứng dụng hiệu suất cao
Cobalt là thành phần giúp gia tăng độ bền vững, nâng cao mật độ năng lượng cũng như kéo dài tuổi thọ cho một số chủng loại pin. Bên cạnh đó, khoáng chất này còn góp mặt trong các hợp kim siêu chịu lực dùng cho động cơ phản lực, dụng cụ cắt gọt và các chi tiết máy phải vận hành trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt.
Phần lớn trữ lượng khai thác cobalt trên toàn cầu xuất phát từ Cộng hòa Dân chủ Congo, trong khi Trung Quốc lại chiếm ưu thế lớn trong khâu tinh luyện.
Những vấn đề xoay quanh điều kiện lao động trẻ em, môi trường làm việc hiểm trở tại các mỏ thủ công và ô nhiễm sinh thái đã biến cobalt thành một trong những vật liệu gây nhiều tranh cãi bậc nhất trong ngành công nghệ.
Các nhà sản xuất pin đang nỗ lực tìm kiếm phương án cắt giảm hàm lượng cobalt khi có thể. Tuy nhiên, đối với lĩnh vực hàng không vũ trụ và các ngành công nghiệp đòi hỏi hiệu năng đỉnh cao, việc hy sinh hiệu suất để đổi lấy chi phí thấp là điều khó có thể thực hiện.
Nickel và bài toán phát triển bền vững
Nickel hỗ trợ các dòng pin xe điện tích trữ dung lượng năng lượng lớn hơn mà không làm tăng quá mức trọng lượng của toàn bộ khối pin. Đồng thời, khoáng sản này vẫn đóng vai trò cốt lõi trong ngành sản xuất thép không gỉ, turbine khí, thiết bị chuyên dụng ngành hóa chất và các loại hợp kim siêu bền trong hàng không.
Indonesia đã đẩy mạnh hoạt động khai thác và chế biến nickel trong giai đoạn gần đây. Tuy nhiên, tốc độ mở rộng quy mô quá nhanh lại dấy lên những lo ngại về vấn đề tàn phá rừng, ô nhiễm môi trường biển, lượng chất thải khai khoáng và việc lạm dụng các nhà máy điện than phục vụ chế biến.
Trung Quốc sản xuất hơn 90% lượng đất hiếm và nam châm đất hiếm đã qua chế biến trên thế giới. Ảnh: Bloomberg
Đất hiếm và các thành phần nam châm vĩnh cửu
Đất hiếm bao gồm tập hợp 17 nguyên tố khác nhau, trong đó chỉ một số ít sở hữu tính chất đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị công nghệ tiên tiến.
Các nguyên tố như neodymium, praseodymium, dysprosium và terbium là thành phần không thể thiếu để tạo ra các loại nam châm vĩnh cửu kích thước nhỏ gọn nhưng có lực từ mạnh, phục vụ cho động cơ xe điện, turbine gió, hệ thống robot, drone cùng các thiết bị dẫn đường tên lửa.
Thách thức lớn nhất không nằm ở khâu khai thác mà nằm ở các công đoạn xử lý phía sau. Việc tách chiết các nguyên tố đất hiếm, chuyển hóa thành dạng kim loại và chế tạo nam châm hiệu suất cao đòi hỏi một hệ sinh thái công nghiệp vô cùng phức tạp mà Trung Quốc đã mất nhiều thập kỷ để gầy dựng.
Theo số liệu từ IEA, tỷ trọng của Trung Quốc trong mảng tinh luyện đất hiếm có sự dịch chuyển từ mức hơn 90% vào năm 2023 xuống còn 85% vào năm 2025. Mặc dù vậy, mức độ tập trung này vẫn đủ lớn để các biện pháp hạn chế xuất khẩu có thể tạo ra hiệu ứng dây chuyền tiêu cực đối với ngành ô tô, năng lượng và quốc phòng.
Gallium trong công nghệ bán dẫn tần số cao
Gallium là nguyên liệu chính để sản xuất gallium nitride và gallium arsenide – những vật liệu bán dẫn tối quan trọng trong các hệ thống radar, vệ tinh viễn thông, hạ tầng mạng 5G, đèn LED cùng các thiết bị điện tử công suất lớn.
Đối với một số ứng dụng đòi hỏi tần số cao và công suất vận hành lớn, các hợp chất này thể hiện ưu thế vượt trội so với vật liệu silicon truyền thống.
Gallium thường được thu hồi như một sản phẩm phụ trong quá trình luyện kim loại khác, khiến cho tốc độ gia tăng nguồn cung gặp nhiều hạn chế.
Các nghiên cứu từ Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ (USGS) chỉ ra rằng Trung Quốc nắm giữ tới 98% tổng sản lượng gallium trên toàn cầu trong năm 2023.
Germanium phục vụ viễn thông và cảm biến
Germanium được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống cáp quang truyền dẫn, camera hồng ngoại, thiết bị quan sát ban đêm, pin mặt trời chuyên dụng cho vệ tinh và các hệ thống hình ảnh nhiệt.
Giá trị chiến lược của germanium nằm ở chỗ nó đáp ứng đồng thời cả nhu cầu thông tin liên lạc dân dụng lẫn các công nghệ cảm biến phục vụ quân sự.
Tương tự gallium, germanium chủ yếu được tinh chiết như một sản phẩm phụ thay vì khai thác từ các mỏ độc lập. Do đó, bất kỳ sự cố gián đoạn nào tại một vài cơ sở chế biến nhỏ lẻ cũng có thể đồng thời làm rung chuyển nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Tungsten và độ bền dưới điều kiện khắc nghiệt
Tungsten sở hữu điểm nóng chảy cao nhất trong số các kim loại và vẫn duy trì được độ bền vững tuyệt vời trong những môi trường hoạt động khắc nghiệt nhất. Kim loại này được ứng dụng trong các loại dụng cụ cắt gọt, thiết bị khoan dầu khí, linh kiện hàng không vũ trụ, lò nung công nghiệp và các hệ thống quốc phòng.
Tầm quan trọng của tungsten còn lan tỏa rộng hơn các sản phẩm chứa trực tiếp kim loại này. Các nhà máy cơ khí đều phải dựa vào dụng cụ chế tạo từ carbide tungsten để gia công, cắt gọt thép, titanium cùng nhiều vật liệu cứng khác, biến tungsten thành một mắt xích âm thầm nhưng tối quan trọng của nền sản xuất hiện đại.
Theo báo cáo từ IEA, giá trị của tungsten đã tăng vọt gấp sáu lần trong năm 2025 và đầu năm 2026 do ảnh hưởng từ các biện pháp kiểm soát nguồn cung và nhu cầu thị trường leo thang.
Tantalum và linh kiện tụ điện siêu nhỏ
Tantalum được biết đến nhiều nhất nhờ ứng dụng sản xuất các linh kiện tụ điện, giúp lưu trữ điện tích trong những không gian cực kỳ hạn chế.
Những tụ điện này hiện diện trong mọi thiết bị từ điện thoại thông minh, máy chủ trung tâm dữ liệu, thiết bị y tế cấy ghép, ô tô hiện đại, máy bay cho đến các thiết bị điện tử quân sự chuyên dụng.
Mặc dù quy mô thị trường tantalum không quá lớn, nhưng điều đó không làm giảm đi tầm quan trọng của nó. Chỉ cần thiếu hụt một linh kiện tụ điện loại này cũng đủ khiến một cỗ máy công nghệ cao có giá trị hàng triệu USD phải dừng toàn bộ dây chuyền lắp ráp.
Trong khi đó, tình hình bất ổn chính trị và những thách thức về quản lý tại một số khu vực thuộc Trung Phi khiến việc tìm kiếm nguồn cung tantalum trở thành một bài toán nan giải.
Nhận định từ chuyên gia kỹ thuật của TTC Việt Nam: "Trong bối cảnh chuyển đổi số và phát triển hạ tầng mạng viễn thông mạnh mẽ như hiện nay, sự ổn định của chuỗi cung ứng vật liệu công nghệ chính là huyết mạch đảm bảo sự liền mạch cho các hệ thống trung tâm dữ liệu và giải pháp kết nối. Việc nắm bắt xu hướng vật liệu giúp các doanh nghiệp viễn thông chủ động hơn trước mọi biến động toàn cầu."
Cuộc đua công nghệ bắt đầu từ lòng đất
Xác suất thế giới đồng thời cạn kiệt cả 10 loại khoáng sản nêu trên là rất thấp. Tuy nhiên, đó cũng không phải là kịch bản rủi ro duy nhất mà các chính phủ đang phải tính toán phòng ngừa.
Mối đe dọa lớn hơn nằm ở việc mất đi quyền tiếp cận một loại vật liệu khó thay thế, để rồi nhận ra rằng cả một nhà máy sản xuất, dự án lưới điện quy mô hay chương trình quốc phòng trọng điểm đều không thể vận hành thiếu nó.
Sở hữu một mỏ khoáng sản độc lập là chưa đủ. Sức mạnh công nghệ thực sự nằm ở khả năng kết nối toàn diện chuỗi giá trị từ khâu khai thác mỏ, tinh luyện chuyên sâu cho đến giai đoạn sản xuất thành phẩm.
Những quốc gia thiết lập thành công chuỗi liên kết này, đồng thời đẩy mạnh năng lực thu hồi vật liệu thông qua công nghệ tái chế, sẽ nắm giữ quyền kiểm soát lớn hơn đối với tương lai sản xuất toàn cầu.
Để được tư vấn chi tiết về các giải pháp mạng, viễn thông và hạ tầng trung tâm dữ liệu tối ưu nhất cho doanh nghiệp của bạn, hãy liên hệ ngay với đội ngũ chuyên gia của TTC Việt Nam tại ttcvn.net để nhận hỗ trợ kịp thời.
