Power shortages, water shortages, labor shortages, and land grabs! The construction boom of data centers in the United States faces obstacles

人工智能革命驅動的數據中心建設熱潮正在遭遇現實阻力。從電網容量、水資源到技術工人，再到與住宅開發的土地爭奪，這場由微軟、Alphabet、Meta 和亞馬遜等科技巨頭主導的基建狂潮面臨多重製約，執行風險正在上升，可能拖累市場對 AI 投資回報的樂觀預期。

高盛分析師 Brian Singer 近期與微軟數據中心高級開發團隊前首席工程師 Mark Monroe 的對話揭示了三大關鍵瓶頸：電力仍是最緊迫的近期制約因素，水資源壓力迫使行業轉向能耗更高的冷卻技術，而技術工人短缺可能成為下一個門檻。Monroe 警告稱，到 2030 年，美國需要新增超過 50 萬名製造、建設、運維和輸配電工人才能滿足數據中心電力需求。

與此同時，科技巨頭正在美國多地以史無前例的價格搶購土地，直接擠壓住宅開發。據華爾街日報報道，亞馬遜去年 11 月斥資 7 億美元在弗吉尼亞州購入住宅開發商 Stanley Martin 數年前僅以 5000 多萬美元購得的部分地塊。在北弗吉尼亞州，一度售價數萬美元一英畝的農村土地如今報價超過 300 萬美元，住宅開發商根本無力競爭。

這場建設狂潮能否持續，關係到當前宏觀敍事和科技股估值的核心假設——即數據中心投資能夠轉化為可衡量的生產率提升並支撐多年增長。但供應鏈瓶頸、基礎設施制約和社區反對正在累積，可能令過度樂觀的預期落空。

電力瓶頸最為緊迫

電力供應仍是數據中心部署面臨的最關鍵近期制約。Monroe 指出，雖然雲計算和 AI 推理工作負載通常需要靠近終端用户——這導致擁擠市場出現電力短缺，但 AI 訓練工作負載對地理位置不敏感，正在向有充足電力的偏遠地區遷移。

靈活負載管理可能釋放部分容量，但採用受阻。杜克大學一項研究顯示，如果數據中心接受年均 0.25% 的負載削減（99.75% 在線時間），可新增 76 吉瓦負載，相當於美國峯值總需求的 10%；若接受 0.5% 削減（99.5% 在線時間），可新增 98 吉瓦。但 Monroe 表示，這一方案的推廣受到行業固有的風險規避文化阻礙——反覆開關 IT 設備令運營商不安，且可能需要更強的財務或監管激勵。

現場發電（Behind-the-Meter）成為昂貴的臨時方案。雖然僅有個位數百分比的在建數據中心申請現場發電，但 Monroe 強調，這些通常是大型數據中心，對電力需求影響仍然顯著。這類方案主要部署天然氣簡單循環發電機，成本是電網供電的 5 至 20 倍。不過考慮到大型 AI 數據中心的鉅額盈利能力，採用現場發電推進項目啓動在經濟上仍可行。Monroe 稱，部署現場發電的數據中心最終目標是在三年內接入電網，屆時要麼遷至其他數據中心，要麼整合並向電網回售電力，或淘汰現場發電資產。

水資源約束帶來能耗代價

社區、監管和芯片技術進步的壓力正推動行業轉向更節水但更耗能的冷卻技術。Monroe 表示，在社區、監管和技術壓力加劇之際，行業正從傳統的高耗水蒸發冷卻方式轉向更少用水的設計，超大規模運營商尤其如此。

這一轉變帶來顯著的能效損失。Monroe 指出，向閉環和無水冷卻系統的轉變可能使電力使用效率（PUE）從最佳水平的 1.08 升至 1.35-1.40，意味着能源開銷從蒸發系統的 8% 激增至 35%-40%。儘管直接芯片液冷和高温水冷等創新可在更多地理位置實現更高效的熱傳遞，但託管數據中心由於客户羣體多樣化且需要在建設早期就確定冷卻架構，可能仍會堅持使用冷水機組設計。Monroe 表示，儘管蒸發冷卻在整體數據中心冷卻方案中的份額可能下降，但未來十年冷水機組需求仍將因數據中心總容量增長而大幅上升。

技術工人短缺成下一道關卡

Monroe 警告稱，技術工人短缺可能成為數據中心部署的下一個門檻因素。數據中心與普通工業建築的區別在於所需的專業電氣和機械系統，這使得電工和管道工對數據中心建設至關重要。

行業組織正與技術大學和學院合作開發培訓項目以彌補這一缺口，並嘗試從初中階段就接觸學生，使技術行業成為更有吸引力的職業路徑。據高盛估算，到 2030 年，美國需要在製造、建設、運維以及輸配電領域淨增超過 50 萬名工人，才能部署滿足需求的所有電力。

科技巨頭搶地推高價格

數據中心開發商正以遠超其他用途的價格收購土地，直接衝擊住宅建設。據華爾街日報報道，Stanley Martin 首席執行官 Steve Alloy 五年前準備在弗吉尼亞州 Bristow 開發 516 套新房時，發現周邊土地正被微軟和谷歌等科技巨頭搶購。到去年 11 月，該公司將數年前以 5000 多萬美元購得的部分地塊以 7 億美元出售給亞馬遜，成為美國史上最大宗空地交易之一。

北弗吉尼亞州已成為全球數據中心之都。該地區擁有開闊土地、不斷增長的電力基礎設施，以及互聯網泡沫時期鋪設的密集光纖網絡。勞登縣（Loudoun County）是被稱為"數據中心巷"的設施集羣所在地，全球最大科技公司也沿 95 號州際公路向南進入威廉王子縣（Prince William County）。

土地價格飆升令住宅開發商無力競爭。在北弗吉尼亞州，開發商向土地所有者發出信函，報價高達每英畝 100 萬美元。一些曾以數萬美元一英畝售出的農村土地如今售價超過 300 萬美元。在芝加哥附近的數據中心樞紐 Elk Grove Village，Stream Data Centers 於 2024 年以每棟近 100 萬美元的價格買下並拆除了一個 55 户住宅小區，建設三座總計 210 萬平方英尺的數據中心。在達拉斯附近的 67 號美國公路沿線，三年前售價每英畝 2 萬至 4 萬美元的土地，如今某些地段已躍升至超過 35 萬美元。住宅土地開發商 Scott Finfer 表示，"住宅建築商根本不可能讓這些數字成立。"

展望未來，關鍵問題是美國能否維持數據中心資本開支的持續激增，考慮到這些建設已深深嵌入宏觀敍事和科技股估值之中。投資論點假設持續建設將轉化為可衡量的生產率提升，進而帶來多年增長。但執行風險歸根結底取決於核心組件、電網接入和相關供應鏈瓶頸等關鍵投入和基礎設施，這些因素可能減慢建設並挫敗過度樂觀的預期。