花旗：AI十种“卡脖”材料全梳理|关键指标|合金|知名企业|石墨|石英|磁铁|稀土|花旗集团|高纯

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算力再强，没材料也是白搭

站长最近读到美银一份挺有意思的研报，名字叫《Matter over mind? AI's 10 secret ingredients》，翻译过来大概是"物质先于思维？人工智能的十大秘密要素"。

美银研报封面：Matter over mind? AI's 10 secret ingredients

内容相当接地气——它讲了一件被市场严重忽略的事：AI的瓶颈早就不是芯片设计或者大模型参数了，而是上游那些不起眼的石头、气体和薄膜。

报告里有个数据挺刺眼的。过去一年，全球稀土和战略金属指数涨了140%，而AI与大数据指数只涨了53%。换句话说，真正靠AI发财的，可能不是那些做模型的，而是挖矿的。

更讽刺的是，金属与矿业板块在MSCI ACWI里的权重只有2.5%，接近几十年来的低点。市场显然还没反应过来，这些"老土"的行业，才是AI革命真正的守门人。

报告的核心逻辑其实不复杂。AI、能源转型、国防，这三个看似不相关的领域，正在争夺同一个受限的材料池。过去大家以为需求是分散的，现在发现全挤在一起了。AI数据中心每兆瓦需要60到75吨金属，主要用于电力和冷却系统；电动车要电池；国防要稀土造导弹。结果呢？AI与过渡金属的相关性从去年的40%飙升到了65%，需求完全同步化了。

站长觉得，这研报最狠的一句话是："Shocks travel fast. Supply doesn't."（冲击传播很快，供应却跟不上。）挺扎心的，但确实是这么回事。

要点如下：

1）先搞清楚这十种材料都是谁。美银列了一张清单，站长直接搬过来：氦气、氖气、高纯石英、ABF基板、镓、钨、稀土磁铁、锗、石墨、锑。听着像化学课考试，但少了任何一个，AI产业都得卡壳。报告把这十个分成了三类：晶圆制造 inputs（氦、氖、高纯石英）、芯片封装与电力电子（ABF、镓）、基础设施层（钨、稀土、锗、石墨、锑）。

2）氦气，这玩意儿看着飘在气球里挺可爱，实际上是晶圆厂的"隐形依赖"。半导体制造占了全球氦气需求的23%，没有它，光刻和蚀刻工艺直接停摆。问题是供应高度集中在美卡（美国43%、卡塔尔33%），2026年卡塔尔Ras Laffan的导弹袭击导致全球三分之一的供应下线，韩国芯片厂65%靠卡塔尔，现货价格直接翻倍。更麻烦的是，氦气是天然气副产品，供应天生不灵活，没有可行的替代品。

3）氖气被称为"光刻的关闭开关"，听着就挺吓人。全球超过70%的氖气用于芯片行业的DUV深紫外激光，没有氖气，激光性能直接降级或停止，晶圆就没法开始生产。这东西在空气中极其稀少（0.0018%），主要靠大型空气分离装置从钢铁/氧气生产中回收，供应跟半导体需求完全不挂钩。乌克兰战争已经给大家上过一课了——全球一半以上的半导体级氖气曾来自乌克兰，一打仗价格飙升，现在厂商虽然囤了6到8个月库存，但新供应商认证要6到18个月，时间风险才是最大的敌人。

4）高纯石英（HPQ）是"硅的起点线"。所有芯片都从石英坩埚里长出来的单晶硅锭开始，而70%到80%的超高纯天然石英来自北卡罗来纳州一个叫做Spruce Pine的小镇。2024年飓风Helene导致当地洪灾，两个主要矿场被迫停产，全球半导体供应链的上游脆弱性暴露无遗。合成石英有，但贵且无法大规模替代。站长查了一下，2026年6月西藏丁嘎耶发现了新的高纯石英资源，纯度可能很高，但远水解不了近渴，认证和爬坡时间长得很。

高纯石英：硅之旅的起点，全球70-80%半导体级高纯石英依赖美国北卡罗来纳州Spruce Pine矿区

5）ABF基板，这个名字站长之前也没太注意，但它是封装环节的"安静守门人"。ABF就是味之素（Ajinomoto） buildup film，用于FC-BGA基板，连接AI芯片和HBM高带宽内存。一颗高端GPU消耗的ABF是普通PC CPU的10到18倍。2025年，前沿AI芯片的产出已经受限于基板和封装产能，而不是晶圆供应。更夸张的是，味之素一家占了ABF市场90%以上的份额，几乎垄断。行业预计2026到2028年ABF供需缺口分别为3%和10%，而且认证周期要12到24个月，产能有了也没用，得认证过了才算数。

6）镓，功率密度的幕后推手。氮化镓（GaN）在高压直流转换和射频组件里至关重要，能让磁性元件缩小60%，降低能耗和发热。BofA预计GaN在AI领域的TAM将以69%的年复合增长率增长到2030年的16亿美元。但镓的供应是个地缘政治火药桶——中国占了2024年全球初级镓供应的约98%，2023年7月开始实施出口许可制度，2024年12月对美国全面禁运，导致鹿特丹镓价较管控前上涨了150%以上。报告里有个数字挺吓人：如果中国完全停止镓出口，美国GDP可能损失约31亿美元。替代品有，但效率低、发热高，trade-off很明显。

7）钨，熔点3400度的"抗压金属"。在半导体互连、触点和先进封装里，钨负责在极端热和电流密度下保持稳定。中国占了全球钨矿开采的约79%，而且主导冶炼加工。2025年初以来，钨价已经暴涨了438%，达到每吨1775美元。报告预计到2027年均价可能达到2050美元。AI功率密度越来越高，对钨的依赖只增不减，但供应端矿山老化、政策收紧，新产能增量有限，回收只能贡献约30%的全球供应。

8）稀土磁铁，冷却与运动的骨架。NdFeB磁铁占了稀土需求价值的95%以上，AI数据中心里的服务器风扇、冷却泵、光刻机电机全靠它。轻稀土（钕、镨）提供磁力，重稀土（镝、铽）保证高温稳定性。问题是加工环节几乎被中国锁死：NdFeB磁铁89%由中国制造，合金粉末91%，金属和合金92%，氧化物92%。缅甸是中重稀土的重要来源，但2024年以来政局动荡加上高品位储量下降，供应链脆弱得很。美国和澳大利亚在2025年底启动了关键矿产框架，投入超30亿美元，但西方资本支出是中国的3倍以上，短期内脱钩基本没戏。

9）锗，数据移动的守门人。AI机架需要的光纤数量是传统机架的16到36倍，而光纤里的二氧化锗用于掺杂硅芯，实现低损耗高带宽传输。锗还用于硅锗（SiGe）半导体和光收发器。全球锗市场每年只有约200吨，中国占60%以上的生产和大部分冶炼。2023年8月起中国实施出口许可，欧洲锗金属价格已经较2023年涨了300%。回收能贡献约30%，但高纯度锗的精炼产能很难复制，替代方案在最高价值应用里也很有限。

10）石墨，储能与电力骨干。95%的锂离子电池负极用石墨，数据中心UPS、电网储能、负载平衡都离不开它。AI让数据中心能耗剧增，间接推高了电池备份需求。但石墨的加工环节被中国牢牢掌控——全球75%到80%的天然石墨产量来自中国，电池级球形石墨的加工产能中国占了90%以上。2023年起中国对高纯度和电池级石墨实施出口许可。合成石墨是替代方案，但成本是天然石墨的2到3倍，能耗也高得多。硅基负极能部分替代，但会影响循环寿命和成本，石墨在锂离子电池里基本无可替代。

11）锑，被忽视的"运行保险"。数据中心UPS里的铅酸电池需要锑来提升高温性能和循环寿命，电缆和电气外壳的阻燃剂也靠它。全球85%到90%的锑矿产量集中在中国（36%）、俄罗斯（29%）和塔吉克斯坦（20%），精炼产能更集中。2023年以来出口管制让锑价涨了120%以上。虽然锂电池UPS在增长，但铅酸系统因成本低、可靠性高，在冗余和改造场景里仍占主流。锑的紧张会间接推高数据中心的建设和运营成本，这账很少有人算过。

12）投资层面，美银筛了22家直接暴露于这十种材料的公司，总市值约1.5万亿美元。从埃克森美孚（氦气，占全球约20%供应）到味之素（ABF垄断者），从Linde和Air Liquide（工业气体）到Lynas和MP Materials（稀土），覆盖范围挺广。报告还提到，除了这10种核心材料，铜、铝、锂、铀等也是AI基建的受益者，并给出了另外35家公司的清单。站长觉得，这1.5万亿的市值池子，相对于AI硬件的整体叙事来说，目前还是被低估的。

13）报告还聊了一个挺有意思的话题：AI反过来也在改造矿业本身。材料替代的速度被AI加速了200倍，成本降低20%，比如AI已经筛选了超过6.7万种无稀土磁铁化合物，找到了25种在高温下仍保持磁性的未知化合物。物理AI（机器人、无人机、自动驾驶矿车）正在把人从危险环境里撤出来，Rio Tinto部署了130多辆自动驾驶矿卡，每年每辆车多跑700小时，成本还低15%。当然，矿业对生物多样性的破坏也是实打实的，全球约87%的采矿相关森林损失集中在11个国家，AI监测虽然能缓解，但根本矛盾还在。