有色金属行业研究：AIDC，铜的新机遇

投资逻辑 人工智能计算迅速崛起，拉动铜需求快速提升 数据中心智算化和基站5G化转型对铜材料提出更高要求。AI+大算力重塑了数据处理与传输的基本逻辑，其中数据中心和基站分别从数据供给和数据传输两端，支持AI+算力需求。在此背景下，数据中心的智算化和基站的5G化转型对铜材料提出了更高的要求。 国内产能逐步满足铜板带箔需求，高端产品有待技术突破。应用于AI及5G领域的铜加工材主要为连接器用铜板带、引线框架用铜板带、PCB用电子电路铜箔等铜合金材料。当前中国大陆产能逐步满足铜板带箔市场需求，净进口量呈现逐年下降趋势，但应用于集成电路等领域的高端铜板带及高频高速PCB铜箔的国产替代速度仍较慢，高端铜加工材仍有待技术突破。 供应端：DC开启AI新时代，铜材或将迎来新机遇 数据中心用铜需求主要集中在配电设备（75%）、接地与互联（22%）、管道暖通空调（3%）。（1）数据中心服务器内部的配电板及母线主要以铜制材料为主，以大功率GPU芯片为主的AI算力服务器从电力需求、电力密度、线路容量等方面对数据中心供配电系统提出更高的要求。（2）在数据中心的短距离互连场景中，铜缆相较于光缆实用价值更强，对于大多数数据中心，最佳解决方案为混合使用光缆和铜缆，实现光铜“携手并进”。（3）未来AIDC纯智算形态的全液冷系统制冷弹性约为当前普智一体形态的2-4倍，其中冷板式液冷技术采用铜铝换热冷板将热量传递至冷却液体实现散热。 英伟达超级AI芯片GB200引领“高速铜连接”新篇章。GB200NVL72应用铜缆连接方案，创造服务器新增用铜需求。我们测算单台GB200NVL72用铜总量约为1.36吨，预计2024-2026年GB200NVL72出货量对应用铜量分别为0.41/6.79/10.87万吨。 数据中心及PCB用铜需求持续提升。随着数据中心建设推进及耗电量的持续提升，用铜需求不断增长，我们预计2026年全球数据中心用铜量约为46-112万吨。AI及5G促进PCB产值提升及电子电路铜箔产业升级，预计2026年中国和全球PCB用铜箔量分别为35.84/68.30万吨。 传输端：5G基站爆发式增长，衍生新增用铜需求 5G基站建设衍生用铜需求增量。（1）5G基站对连接系统的传输速度和通道功能要求大幅增加，每座宏基站主流架构需要射频连接器192/384套，相对于目前主流的64套实现成倍增长。（2）天线及射频模块需求增加，高频高速PCB对于覆铜板及铜箔需求将成为5G用铜主要场景，据我们测算，2026年中国和全球新建5G基站将分别带动PCB用铜需求3.66/5.60万吨。（3）5G建设推动集成电路产业及引线框架用高端铜合金发展。 投资建议 全球铜矿供给增长受限，头部矿企供应扰动加剧，铜供需维持紧平衡状态。生成式AI带来的算力增长从供给端（数据中心）和传输端（5G基站）增加长期用铜需求。我们预计在AI相关应用领域的拉动下，高端铜合金材料如高端铜板带、PCB用电子电路铜箔的自主研发及进口替代需求不断提升，预计2024-2026年全球数据中心+5G基站PCB+GB200NVL72用铜量较高情况下将分别达到89/108/129万吨，较低情况下将分别达到39/50/63万吨，AI浪潮将带来铜下游消费长期增长。建议关注紫金矿业、洛阳钼业、铜陵有色、西部矿业、中国有色矿业等标的。 风险提示 AI数据中心及5G基础设施建设进度不及预期；新技术突破降低用铜需求；测算用铜需求与实际需求存在差异。 内容目录 一、人工智能计算迅速崛起，拉动铜需求快速提升4 1.1供应端：“智算”时代驱动数据中心用铜需求的增长4 1.2传输端：AI基站的5G化转型推动铜板消费的增长5 1.3铜加工材在AI及5G领域的应用6 二、供应端：DC开启AI新时代，铜材或将迎来新机遇11 2.1AIDC催生用铜新需求11 2.2超级AI芯片GB200引领“高速铜连接”新篇章14 2.3预计2026年数据中心用铜量46-112万吨15 2.4低能耗诉求给铜需求带来不确定性17 三、传输端：5G基站爆发式增长，衍生新增用铜需求18 3.15G建设衍生新增用铜需求18 3.22026年全球5G基站PCB用铜预计5.60万吨19 四、投资建议20 五、风险提示20 图表目录 图表1：预计2027年全球AI产业规模达到0.4万亿美元4 图表2：预计2027年我国算力市场规模达到1235EFLOPS4 图表3：数据中心和基站是信息传输的核心要素4 图表4：中国数据中心市场规模快速增长5 图表5：2021年我国数据中心机架规模达到520万架5 图表6：AIDC解决方案——1333模型5 图表7：2023年底全球和我国基站数量分别为517/338万个6 图表8：AI技术应用多种牌号铜合金6 图表9：我国铜材产量逐年提升（万吨）7 图表10：我国铜带材产量逐年提升（万吨）7 图表11：铜板带广泛用于电子信息、电力、导热、装饰等领域8 图表12：连接器主要应用于汽车、数据中心、智能终端、家电办公等行业8 图表13：AI浪潮下数据中心、消费类AI设备等行业用铜材连接器将受益9 图表14：引线框架用铜合金材料要求有较高的性能9 图表15：2023年黄铜带净进口0.34万吨9 图表16：2023年紫铜带净出口3.54万吨9 图表17：2023年青铜带净进口0.05万吨10 图表18：2023年白铜带净进口0.68万吨10 图表19：我国电子电路铜箔产量较为稳定（万吨）10 图表20：压延铜箔表面光滑、适用于高频信号传输11 图表21：2023年铜箔净进口3.92万吨11 图表22：2023年我国出口铜箔均价低于进口11 图表23：数据中心的用铜比例12 图表24：数据中心的用铜部分12 图表25：数据中心的智算化发展对制冷提出了更高要求12 图表26：冷板式液冷采用铜铝换热冷板13 图表27：光缆和铜缆的区别13 图表28：配电型密集母线方案14 图表29：AI服务器对数据中心供配电系统提出更高要求14 图表30：一个GB200计算托盘包括2个CPU和4个GPU15 图表31：GB200NVL72采用铜互连技术15 图表32：GB200NVL72大幅强化新一代人工智能和加速运算15 图表33：预计2026年全球数据中心用铜量为46-112万吨16 图表34：单台GB200NVL72服务器铜缆用铜量约为1.12吨16 图表35：测算得生产PCB铜箔用量约为38.25吨/万平方米16 图表36：测算GB200NVL72单机PCB用铜量约为147kg17 图表37：GB200NVL72单机用铜总量约为1.36吨17 图表38：测算2026年全球PCB用铜箔量约为68.30万吨17 图表39：2019-2026E全球数据中心耗电量持续上涨18 图表40：IEA预计2026年AI耗电量是2023年的10倍18 图表41：5G基站对射频连接器需求呈几何增长18 图表42：覆铜板成为5G用铜主要场景18 图表43：引线框架用于芯片载体和导电、导热介质19 图表44：引线框架铜合金以Cu-Fe-P系为主19 图表45：测算得5G基站单站PCB用铜量约为18kg19 图表46：测算2026年全球新建5G基站PCB用铜量5.60万吨20 图表47：预计2026年5G基站PCB+数据中心用铜量达到63-129万吨20 一、人工智能计算迅速崛起，拉动铜需求快速提升 生成式AI、大算力引领计算领域新发展。随着ChatGPT等生成式AI技术和元宇宙等前沿业态的强劲推动，全球人工智能的应用不断拓展。中国电信预测，2022至2027的五年间，全球AI市场规模将以58%的复合增长率增长至约4000亿美元。 大模型训练与推理等新型需求的涌现也对算力提出了更海量的要求，IDC数据显示，至2027年，我国算力市场规模预计将达到1234.7EFLOPS，其中智能算力占比高达90%以上。 图表1：预计2027年全球AI产业规模达到0.4万亿美元图表2：预计2027年我国算力市场规模达到1235EFLOPS 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 全球AI产业规模（十亿美元）同比（右轴） 20222023E2024E2025E2026E2027E 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1,400 1,200 1,000 800 600 400 200 0 智能算力（基于FP16）通用算力（基于FP64） 2020202120222023E2024E2025E2026E2027E 来源：《新一代智算数据中心（AIDC）基础设施技术方案白皮书（2023年）》，国来源：IDC，国金证券研究所 金证券研究所 AI+大算力的变革性时代不仅推动了技术的迅猛发展，也重塑了数据处理与传输的基本逻辑，作为其中的核心要素，数据中心主要承担着处理海量用户设备请求的重要任务，为用户设备提供计算、存储、分析等一系列服务；基站则是连接数据中心/供应商与用户设备的桥梁，通过无线信号进行双向通信。人工智能背景下，数据中心的智算化和基站的5G化转型也对铜材料提出了更高的需求。 图表3：数据中心和基站是信息传输的核心要素 来源：国金证券研究所 1.1供应端：“智算”时代驱动数据中心用铜需求的增长 全球数据中心迎来爆发式增长。从市场规模角度来看，2021年全球数据中心规模同比增 长10%至679.3亿美元,而我国市场的增速则更为显著，由2017年的512.8亿元跃升至 2021年的1500.2亿元，年均复合增长率高达30.78%。 从机架规模角度来看，2021年我国在用数据中心机架规模达到520万架，其中大型以上机架规模占比达到81%。 图表4：中国数据中心市场规模快速增长图表5：2021年我国数据中心机架规模达到520万架 800 700 600 500 400 300 200 100 全球市场收入（亿美元）中国市场收入（亿元，右轴） 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 800 700 600 500 400 300 200 100 总机架数量（万架）大型规模以上机架数量（万架） 00 201720182019202020212022E 0 201720182019202020212022E 来源：中国信通院，国金证券研究所来源：中国信通院，国金证券研究所 随着AIGC、云计算等人工智能行业的快速发展，我国数据中心也进一步向“智算化”方向进行转型。中国电信在白皮书中提到了AIDC的“1333模型”，即1个目标、3类业态、3种布局、3项关键。 相较传统数据中心，AIDC的典型特征是灵活、弹性、绿色。其中，灵活代表短时间内快速响应客户的各种需求；弹性代表根据机柜功率和客户流动性灵活调整能源调度和制冷模式的变化；绿色体现在全面应用高效节能技术产品，实现PUE（电源使用效率）、WUE（水使用效率）和CUE（冷却使用效率）的三低目标。 图表6：AIDC解决方案——1333模型 来源：中国电信白皮书，国金证券研究所 铜在数据中心的升级中占据了至关重要的地位。铜具备一系列卓越的性能，包括良好的导电性、耐磨性和耐腐蚀性，以及相对较低的成本效益，所以成为数据中心的关键材料。而鉴于人工智能下的电力消耗日益增加，单位面积的服务器所需吸纳的电力更多，数据中心也急需对电力和冷却系统进行优化升级。 1.2传输端：AI基站的5G化转型推动铜板消费的增长 随着AI的迅猛发展，其对基站传输能力的需求也在逐步提升。5G基站以其独特的结构优 势，可以降低馈线对信号的损耗，从而在降低成本的同时，提升信号的传输效率，能够满足更多用户的高频通信需求。而由于5G基站具备高精度和小覆盖的特性，它在同等信号覆盖区域内所需的宏基站数量约为4G基站数量的1.2-1.5倍，且为了满足用户更为精细化的通信需求，5G微小基站的建设也在加速推进中。近年来，5G基站规模也迎