Além da energia elétrica, outras duas vantagens naturais da China nesta onda de expansão de data centers de IA também foram descobertas pelo exterior.
Recentemente, a IEEE destacou dois nomes que antes eram pouco observados pelo mercado—
Érbio (ěr) e ítrio (yǐ).
Um está escondido na rede de comunicação óptica de longa distância entre os centros de dados, e o outro está escondido nas turbinas a gás que fornecem energia aos centros de dados, correspondendo respectivamente às duas questões mais críticas da infraestrutura de IA no momento atual:
Internet e energia elétrica.
Em resumo, o érbio é responsável por permitir que os dados sejam transmitidos mais longe; o ítrio é usado em materiais de alta temperatura para turbinas a gás, ajudando-as a operar de forma estável em temperaturas mais elevadas e aumentando a eficiência da geração de energia.
Com a expansão frenética de data centers de IA, esses dois usos também estão se tornando cada vez mais importantes.
Por um lado, os clusters de poder de mineração estão se tornando cada vez maiores, e cada vez mais poder de mineração está sendo implantado entre parques e cidades diferentes, exigindo a construção de mais redes ópticas de alta velocidade e longa distância entre os centros de dados;
Por outro lado, os servidores de IA impulsionam a demanda de energia para centenas de MW e até GW, e os Estados Unidos já experimentaram um novo boom de pedidos de turbinas a gás para preencher a capacidade adicional da rede.
Pode-se dizer que, à medida que os gastos de capital em IA se expandem dos GPUs para redes ópticas e sistemas elétricos, dois pequenos metais anteriormente escondidos no fundo da cadeia de suprimentos também começaram a ser reavaliados.
E, mais notavelmente, segundo a IEEE, nosso país representa quase 100% da produção desses dois metais raros.
Em outras palavras, os benefícios trazidos pela expansão dos centros de dados de IA, tanto no interior quanto no exterior, podem não se limitar apenas a componentes óbvios como GPUs, módulos ópticos e equipamentos elétricos.
Continuemos a escavar mais para cima na cadeia de suprimentos; ainda temos cartas na manga.
Então, como o érbio e o ítrio participam da construção de data centers de IA?
Agora, vamos analisar um por um.
Érbio, deixe a luz correr mais um pouco
O símbolo químico do érbio é Er, número atômico 68, e pertence à série dos lantanídeos e aos metais raros pesados.
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Sua relação mais direta com os data centers de IA ocorre nas redes de fibra óptica de longa distância entre os data centers.
Sabe-se que os data centers de hoje já não se limitam a encher um prédio com servidores.
À medida que o tamanho dos clusters de IA individuais continua a crescer, os recursos de treinamento, inferência e armazenamento estão sendo distribuídos entre diferentes parques e até mesmo entre cidades e países diferentes, resultando em um aumento significativo no volume de troca de dados entre centros de dados.
Por exemplo, o Google construiu especificamente uma rede privada de área ampla que conecta seus data centers globais, utilizando fibras ópticas distribuídas por terra e no fundo do mar como espinha dorsal.
Este ano, o comprimento total da fibra óptica desta rede ultrapassou 10 milhões de quilômetros, conectando 43 regiões do Google Cloud.
E essas fibras ópticas, que frequentemente percorrem centenas ou milhares de quilômetros, trazem uma questão mais simples: quanto mais longe a luz viaja, mais fraca se torna o sinal.
Para entender melhor o papel do érbio aqui, vamos interromper brevemente para explicar o princípio da comunicação óptica.
Após deixar o data center, os dados são codificados em pulsos de laser de alta velocidade que viajam ao longo da fibra óptica até o próximo nó.
Mas o problema é que, mesmo com as fibras ópticas de quartzo modernas já reduzindo a perda a níveis muito baixos, o sinal continua a se atenuar à medida que a distância de transmissão aumenta.
Após o sinal de dados ser transmitido por dezenas ou centenas de quilômetros, é necessário amplificar o sinal novamente.
Anteriormente, a prática comum era “óptica-elétrica-óptica”, ou seja, primeiro converter o sinal óptico em sinal elétrico, realizar a amplificação e o processamento, e depois convertê-lo novamente em sinal óptico para transmissão.
Mas, nas redes ópticas DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) modernas, uma única fibra óptica pode transmitir simultaneamente dezenas ou até centenas de sinais com comprimentos de onda diferentes.
Se cada caminho precisar primeiro ser convertido para eletricidade, processado e depois convertido de volta para luz, não apenas o equipamento ficará mais complexo, mas também os custos e o consumo de energia aumentarão.
Neste momento, o amplificador de fibra dopada com érbio, também conhecido como EDFA, entra em ação.
Especificamente, no EDFA, os engenheiros dopam um pequeno trecho de fibra óptica com uma pequena quantidade de íons Er³⁺ e, em seguida, “bombeiam” com laser de 980 nm ou 1480 nm.
Após os íons deérbio absorverem energia e entrarem em um estado excitado, quando o sinal óptico de comunicação passa, eles liberam novos fótons por radiação estimulada, amplificando diretamente o sinal óptico original.
Obviamente, isso reduz diretamente o processo de conversão da luz em eletricidade.
Mais curiosamente, a faixa em que o érbio funciona melhor está em torno de 1550 nanômetros, que é exatamente uma das janelas de menor perda e mais utilizadas para comunicação de longa distância nas fibras ópticas de sílica modernas.
Além disso, segundo informações da União Internacional de Telecomunicações (ITU), o EDFA pode amplificar simultaneamente múltiplos sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda, sem a necessidade de conversão óptico-elétrica individual para cada canal.
Portanto, na rede terrestre principal, nos cabos submarinos e na interconexão de data centers entre regiões hoje, o EDFA tornou-se um tipo de equipamento central muito maduro.
Ou seja, a lógica entre o érbio e esta rodada de expansão de data centers de IA é que, com o aumento do número de data centers e a distribuição mais ampla da capacidade de processamento, haverá uma maior necessidade de construir e atualizar redes ópticas de longa distância, o que impulsionará a demanda por EDFA.
No entanto, é importante notar que o érbio beneficia principalmente a comunicação óptica de média e longa distância, e não as interconexões de curta distância de dezenas a centenas de metros dentro dos gabinetes.
Além disso, o EDFA também não é absolutamente irreplaceável.
De acordo com dados da ITU, além do EDFA, amplificadores Raman, amplificadores ópticos semicondutores (SOA) e até dispositivos de regeneração O/E/O que exigem conversão óptico-elétrica podem desempenhar funções de amplificação ou extensão de link em diferentes formas.
Em redes ópticas de longa distância reais, também existe uma solução de amplificação híbrida Raman+EDFA.
Mas, após décadas de industrialização, o EDFA tornou-se a rota tecnológica mais madura.
Yttrium, vestindo as lâminas da turbina com armadura térmica
O símbolo químico do ítrio é Y, com número atômico 39.
Embora não pertença aos lantanídeos, por ter propriedades químicas semelhantes aos metais raros pesados e frequentemente ocorrer associado a eles, é industrialmente classificado dentro do sistema de terras raras.
A relação do ítrio com os centros de dados é principalmente o sistema elétrico que fornece energia aos centros de dados.
Sem muitas palavras, todos sabem quanto os data centers consomem de energia.
O Laboratório Nacional Lawrence Berkeley dos Estados Unidos prevê que, até 2030, os centros de dados podem consumir cerca de 11,8% da eletricidade dos Estados Unidos.
A Administração de Informações Energéticas dos Estados Unidos também prevê que, com o crescimento acelerado do consumo de energia dos centros de dados, a geração de energia a gás natural atenderá a uma parte significativa da nova demanda elétrica.
A gigante de turbinas a gás, GE Vernova, listou diretamente os data centers como um importante impulso para o crescimento da demanda por turbinas a gás em seu relatório anual de 2025.
Assim, a expansão dos data centers de IA começou a se propagar para montante:
Após a escassez de GPUs, veio a escassez de transformadores; após os transformadores, a capacidade da rede elétrica não foi suficiente, e quando a rede elétrica não conseguiu acompanhar a velocidade de construção de centros de dados, as empresas começaram a buscar energia diretamente na fonte de geração.
As turbinas a gás também voltaram a ganhar popularidade.
Em termos simples, uma turbina a gás queima gás natural para produzir gases quentes que impulsionam uma turbina, que, por sua vez, aciona um gerador para produzir eletricidade.
E para aumentar a eficiência de uma turbina a gás, há um método muito simples: queimar mais quente.
Termodinamicamente, quanto maior a temperatura dos gases, maior a chance de eficiência da turbina a gás continuar aumentando. Mas o problema é que, quando a temperatura aumenta, as lâminas da turbina não conseguem suportar.
Então, para tornar as lâminas da turbina mais resistentes ao calor, nosso protagonista de hoje, ítrio, entra em ação.
Atualmente, a indústria utiliza principalmente zircônia estabilizada por óxido de ítrio (YSZ) como revestimento térmico.
O seu princípio consiste em adicionar cerca de 6% a 8% de óxido de ítrio ao óxido de zircônio.
Embora a zircônia pura tenha baixa condutividade térmica e seja ideal para isolamento térmico, sofre transformações de fase cristalina com flutuações de temperatura, acompanhadas por mudanças de volume; após ciclos repetidos, o revestimento facilmente racha ou se desprende.
Após a adição de óxido de ítrio, os íons Y³⁺ entram na rede de óxido de zircônio e formam vacâncias de oxigênio adequadas, estabilizando assim a estrutura cristalina de alta temperatura do óxido de zircônio e mantendo sua melhor estabilidade sob ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento.
O YSZ resultante fornece isolamento térmico e resiste a altas temperaturas prolongadas e ciclos térmicos repetidos, como se fosse uma armadura cerâmica de isolamento térmico para as lâminas da turbina a gás.
Este revestimento reduz a temperatura real suportada pelas lâminas metálicas abaixo, diminui o consumo de ar de resfriamento e permite que a turbina a gás opere em temperaturas mais altas.
Experimentos iniciais da NASA compararam zircônia estabilizada com óxido de ítrio, óxido de magnésio e óxido de cálcio, concluindo definitivamente que, em termos de durabilidade geral e custo de processamento, a zircônia estabilizada com óxido de ítrio é a melhor opção entre as três.
Então, para resumir, a lógica do data center que Yt come é:
Quanto menos energia houver nos centros de dados → maior será a demanda por nova geração de energia → aumento dos pedidos de turbinas a gás → aumento da demanda por lâminas de alta temperatura e revestimentos de barreira térmica → transmissão ascendente até o óxido de ítrio.
Of course, this chain is longer than erbium.
Além disso, nem todos os data centers possuem turbinas a gás próprias, e a geração a gás é apenas uma das fontes adicionais de energia para data centers.
Ao mesmo tempo, óxido de magnésio, óxido de cálcio e materiais térmicos avançados mais recentes podem ser tentados como substitutos do YSZ.
Mas, por enquanto, o óxido de ítrio ainda mantém um obstáculo para testes e validação de engenharia no curto prazo.
A verdadeira vantagem, na etapa de processamento
Por fim, analise o lado da oferta.
Para ser honesto, embora o nosso país possua a maior parte das reservas globais de érbio e ítrio, a verdadeira diferença foi estabelecida principalmente pela capacidade subsequente de separação e processamento.
Como os elementos terras raras geralmente estão misturados e possuem propriedades químicas extremamente semelhantes, separar o érbio e o ítrio individualmente e alcançar pureza industrial geralmente exige dezenas até centenas de etapas de extração por solvente, exigindo altos níveis de linha de produção, processo e experiência.
Dados do USGS mostram que, entre 2020 e 2023, 93% dos compostos de ítrio importados pelos Estados Unidos vieram diretamente da China, com uma dependência líquida de importação de 100%;
Segundo a IEEE, atualmente é quase impossível encontrar empresas fora da China capazes de produzir óxido de érbio em escala comercial.
Portanto, a verdadeira vantagem do nosso país não está apenas na mineração, mas principalmente na capacidade industrial de transformar os minérios de terras raras, por meio de separação e purificação, em materiais de alta pureza, como érbio e ítrio.
À medida que a demanda no exterior cresce, caso a capacidade local de separação e purificação não consiga acompanhar, essa vantagem da cadeia de suprimentos concentrada na etapa intermediária também pode se transformar ainda mais em um prêmio de preço no exterior.
No entanto, é importante saber antecipadamente que, como metais raros, érbio e ítrio são, por si só, dois mercados muito pequenos.
Com base na estimativa aproximada dos preços atuais dos óxidos e da produção pública, o mercado global de matérias-primas upstream de érbio e ítrio, somado, é da ordem de US$ 100 milhões a US$ 200 milhões em anos normais.
Em termos de produção, o USGS prevê que a produção global de ítrio em 2025, equivalente a óxido de ítrio, será de apenas cerca de 10.000 a 15.000 toneladas; não há estatísticas globais autorizadas para o érbio por tipo individual, mas o mercado geral é apenas de milhares de toneladas.
Ou seja, este não é um mercado de commodities de centenas ou milhares de bilhões de dólares, mas sim um pequeno mercado de metais com um volume reduzido e alta concentração de oferta.
Portanto, assim que os data centers de IA continuarem a impulsionar a expansão de redes ópticas de longa distância e turbinas a gás, mesmo que a quantidade absoluta de nova demanda não seja expressiva, inserida nesse pequeno recipiente, pode gerar mudanças marginais bastante significativas.
Of course, neither erbium nor yttrium are irreplaceable; the actual incremental value AI will ultimately deliver still needs to be observed.
Link de referência
[1]https://spectrum.ieee.org/rare-earth-shortage?itm_source=homepage&itm_medium=hero&itm_campaign=hero-2026-08-27&itm_content=hero2
[2]https://ntrs.nasa.gov/citations/19760025104?utm_source=chatgpt.com
[3]https://www.gevernova.com/investors/annual-report/ceo-letter?utm_source=chatgpt.com
[4]https://www.itu.int/dms_pub/itu-t/opb/hdb/t-hdb-out.10-2009-1-pdf-e.pdf?utm_source=chatgpt.com
Este artigo é do canal do WeChat "Quantum Bit", autor: focado em tecnologias de ponta