制造一颗AI芯片的激光器需要什么衬底?数据中心电源管理用什么功率器件?高功耗GPU的精准温控靠什么材料?芯片基板的精密加工用什么刀具?

答案是小金属。这些金属单体市场极小(年产量几百到几万吨),但每一条算力供应链都绕不开它们。

核心金属(红框标注)铟、锗、钨、钼、碲——与AI算力直接相关、需求增速最高、边际拉动最强,是本文深度研究部分。

外围金属镓、铋、锑——与算力有关联但不是最核心的驱动因素,作为补充。

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算力传导链:AI需求如何传导到小金属

传导路径一:AI→光互连→铟/镓/锗

传导链条:AI集群GPU互联→800G/1.6T光模块放量→InP衬底需求爆发→铟消耗量增长→但铟供给受限于锌矿产量→供需缺口扩大→铟价上涨

平行链条:GaAsVCSEL芯片需求增长→镓消耗增加→镓出口管zhi收紧供给→镓价支撑

旁支链条:数据中心光纤铺设增长→锗光纤芯材需求增加→锗出口管zhi收紧→锗价上涨

传导路径二:AI→制造工具→钨/钼(这一类金属是国内产量最高也是zhan略意义较大的小金属品类,春秋研究院有过深度的研究,近期相关跟踪可移步格知研究《科技上游关键金属矿资源供应持续紧张》一文看最新进展)

传导链条:AI芯片出货增长→芯片基板/封装加工量增加→硬质合金刀具(钨基)消耗增加→钨需求增长→出口管zhi收紧→钨价支撑

这条链路是间接的,传导时间较长(1-2年),且钨市场体量大(8万吨),边际弹性较弱。但钨的战略垄断度最高(82%),管制确定性强。

传导路径三:AI→封装互连→铟/铋

传导链条:先进封装(CoWoS/HBM)需求增长→互连密度提升→铟锡焊料/铋基无铅焊料用量增加→铟/铋需求增长

先进封装中micro-bump的焊料用量虽小,但凸点数量是传统封装的10-100倍,总用量不容忽视。这条链路目前贡献的绝对量不大,但增速很快(20%+/年)。

传导路径四:AI→热管理→碲/铋

传导链条:AI芯片功耗飙升(H100→700W,B200→1200W)→精准温控需求增加→热电制冷片(TEC)用量增长→Bi₂Te₃热电材料需求→碲/铋消耗增加

逻辑:传统风冷/液冷控制的是环境温度,而TEC可以实现芯片级精准控温(±0.1°C),对高功耗AI芯片的光学互连稳定性至关重要。每颗AI光模块内的激光器都需要TEC控温。

根据以上传导链条来看五大核心小金属:(核心金属是直接决定光模块、芯片等核心部件的性能,且几乎全为供给弹性极低的伴生矿,中 通过严格的出口管zhi掌握绝对主导权)

2025-2028年是算力小金属供需矛盾最尖锐的窗口期。管zhi效应全面释放需要1-2年(海外库存消化期),AI需求从订单到放量需要1-2年,两者在2026-2027年形成最强共振。2028年后若海外替代供给跟进、回收技术突破,矛盾可能缓解。

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为什么时间窗口期是现在?

因素一:出口管zhi持续升级

2023.8:锗、镓出口管zhi

2024.9:锑出口管zhi

2025.2:钨、碲、铋、钼、铟出口管zhi

管Z清单本身是算力小金属战略价值排行榜,被管Z的品种,就是认定的不可替代ZHAN略金属。

因素二:AI算力需求爆发

2024:800G光模块量产,AI数据中心放量

2025:1.6T光模块导入,InP需求跃升

2025-2026:B200/GB200量产,芯片功耗翻倍→TEC需求爆发

2026-2028:硅光子+CPO技术扩散,InP需求二次加速

AI集群的GPU:光模块比从1:2升至1:4甚至1:8,光互连密度指数级上升。

因素三:全球供给触顶信号

铟:全球锌矿产量2022年见顶后徘徊,粗铟供给增量接近零

锗:国内 铅锌冶炼产能稳定,海外煤矿闭产减少锗原料

碲:全球铜矿副产碲增速放缓,品位下降趋势确立

钨:国内 钨矿开采配额制,海外钨矿品位下降

所有核心算力小金属的供给增速都在0-2%之间,而AI拉动后的需求增速在5-15%。供需增速差就是价格弹性。

综合以上三点,可以看到小金属定价的核心不是总供需是否平衡,而是边际需求增量能否被供给吸收:

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铟(5年+)>碲(4-5年)≈锗(4年)>镓(3-4年)>钨≈锑≈铋(2-3年)>钼(2年)。铟和碲是时间的朋友,持有越久,AI需求复利增长带来的供需矛盾越尖锐;钼2年后海外供给可能跟进,拉动效应消退。

三、磷化铟(InP)深度拆解:从需求到铟消耗

综上,可以看到磷化铟或许是市场上目前研究不充分、但可能最具价值的一环,InP是800G/1.6T光模块中激光器和探测器的核心衬底,也是硅光子集成芯片的关键异质集成材料。

InP对铟的消耗量测算:

InP晶体中铟的质量占比=In(114.8)/InP(145.8)=78.7%

4英寸InP晶片重量约25-30克→含铟约20-24克/片

6英寸InP晶片重量约55-65克→含铟约43-51克/片

晶片制造良率约60-70%(切磨抛损耗+外延损耗)

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InP对铟的拉动是乘数效应:

①良率提升缓慢,废片也消耗铟;

②大尺寸化(4寸→6寸)单片铟用量翻倍;

③硅光异质集成中InP使用量是传统分立器件的2-3倍,实际铟消耗量可能比上表测算更高。

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谁能走得更远?

锗、镓、锑、钨、钼、铋已先后被管Zhi,铟是消耗被低估最严重的品种。全球年产量仅750吨,中 供给垄断52%,AI驱动需求增速高达12%/年(全表最高),边际拉动时长5年以上(全表最长),替代风险中等(InP短期不可替),一旦金属铟本体管Zhi落地,预期价格弹性有望受益。

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铟的弹性还可从下面三个因子里解析:

第一,供给端是固定的。铟90%以上来自铅锌冶炼副产品,锌矿不扩产铟就多不了,全球供给每年自然增量仅15-22吨,增速2-3%/年,想快也快不起来。

第二,需求端的边际增量正在碾压这个增速。仅InP这一个领域,2030年单年新增铟消耗就达到30吨,从2026年起就已完全覆盖全球铟的全部自然增量,这意味着其他所有用铟的领域(ITO靶材、焊料、太阳能薄膜)都将面临供给挤占,让出来的份额只能靠涨价来挤出。

第三,金属铟本体未入管zhi清单,管的是下游InP与MO源,管zhi兑现(政ce期权本身就值一笔溢价)与认知修正的时间差,正是当前铟行情的第二驱动。

附录:

1、大金属vs算力小金属的本质区别:

大金属的AI拉动逻辑是量增——AI数据中心多用一些铜,铜价涨一点。(价格由供需直接决定)

算力小金属的AI拉动逻辑是质变——InP衬底需求从占铟消费的3%涨到23%,GaN功率器件从零起步到快速渗透,碲在热电制冷中的用量随AI芯片功耗翻倍而增长。(价格由供给收缩+需求边际增量双重作用)

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2、各金属核心标的,仅供参考,非投资建议

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本文数据来源:USGS与中国自然资源部储量和产量数据;LightCounting、TrendForce、Yole、CCID报告;上市公司年报与亚洲金属网、SMM的现货价格;以及春秋研究院基于上述公开信息对铟消耗、边际拉动时长、价格弹性等指标的独立测算(预测值标注E)。

以上内容仅仅供学习交流,不作任何投资建议和个股推荐。