《AI共生，有色“需图”重构》系列报告（二）：“算力金属”：铜、铝、银、锡需增几何？

“算力金属”：铜、铝、银、锡需增几何？ ——《AI共生，有色“需图”重构》系列报告（二） 王蓉投资咨询从业资格号：Z0002529wangrong2@gtht.com季先飞投资咨询从业资格号：Z0012691jixianfei@gtht.com刘雨萱投资咨询从业资格号：Z0020476liuyuxuan@gtht.com王宗源(联系人)期货从业资格号：F03142619wangzongyuan@gtht.com唐文豪(联系人)期货从业资格号：F03152608tangwenhao@gtht.com 报告导读： 在AI算力加速扩张的背景下，数据中心已成为全球能源系统重要的需求增量来源。生成式AI驱动的大模型训练、推理与高密度集群化，使数据中心从以CPU为主的通用架构跃升为以GPU/NPU为核心的智算中心，已经在逐步形成“算力—电力—金属”多链路联动增长的新格局。在电气互联与导热层面，高密度算力带来的电流与热流密度显著上升，对铜的导电导热性能提出更高要求。在智算中心机架、冷却分配单元（CDU）及液冷板设施的应用中，铝的需求迅速增长，成为高效换热核心部件。与此同时，随着AI服务器功率持续提升，银、锡等金属在高可靠、高导效的互联材料中地位亦不断增强。区域上北美、亚太、欧洲三大市场主导全球格局，而中国在布局与规划上，从“东数西算”工程到《新材料大数据中心总体建设方案》，国内政策端也对算力中心、电力供给和高性能材料提出了更高要求。 在对数据中心架构进行拆解后，我们构建了铜、铝、银、锡多个金属的算力中心需求模型，当下单GW用铜、铝、银、锡量或可分别接近2.86万吨、0.5万吨、331.3kg、24.56吨左右，未来伴随全球算力中心进一步的迭代升级，金属的单耗量将处在持续动态变化中。 现阶段评估来看，2026年及此后全球包括美国、亚太（含中国）、欧洲、中东和非洲等国家及地区的算力中心建设仍继续保持快速步伐。不过，2026年美国以外地区的算力中心容量从同比净增量来看，规模并不大。美国算力中心的装机容量更应该是大头，但鉴于当前数据的缺乏，我们暂采用Epoch AI数据进行推演，Epoch AI数据完整覆盖美国大型数据中心项目规模和建设时间，能够较好的衡量未来数据中心的落地情况。预计2026年美国地区新增装机容量同比增量为2.5GW，美国以外地区新增装机容量的同比增量为0.86GW，则对应2026年全球算力中心对铜、铝、银、锡的需求增量贡献将分别为9.4万吨、1.68万吨、1113.17kg、82.52吨。 综上，以上估算我们考虑了最乐观的情形，即考虑全球运营、在建、规划容量的合计量，因此现阶段而言，铜金属受益于算力中心建设的需求增长相对最为明显，而铝、银、锡则影响微弱。未来伴随算力中心发展及技术迭代，我们亦保持动态跟踪及评估。 感谢实习生胡耀月在本篇报告撰写中的贡献。 目录 1.数据中心成为AI行业发展核心载体.............................................................................................................................................31.1智算浪潮下的数据中心演变逻辑...................................................................................................31.2全球分区域数据中心市场发展情况................................................................................................42.“算力—电力—金属”联动增长新格局...........................................................................................................................................82.1算力扩张下电力市场的“结构之变”与“供给瓶颈”.............................................................................82.2数据中心架构拆解........................................................................................................................93.铜、铝、银、锡在算力中心应用上的需求模型构建............................................................................................................123.1铜需求模型构建：当下单GW用铜量或接近2.86万吨左右.........................................................133.2铝需求模型构建：当下单GW用铝量或接近0.4-0.5万吨...........................................................143.3银需求模型构建：当下单GW用银量或接近331.3kg..................................................................163.4锡需求模型构建：当下单GW用锡量或接近24.56吨.................................................................173.5基于2025-2026年全球及中国算力中心容量估算，预测有色金属需求年增量..............................184.总结：现阶段铜受益相对最为明显，铝、银、锡影响微弱..............................................................................................22 （正文） 1.数据中心成为AI行业发展核心载体 数据中心是一个涵盖技术、企业和服务的生态系统，涉及数据中心设施的开发、利用和运营。它包含硬件、软件和服务等多种组件。硬件包括服务器存储设备、机架、网络设备以及其他用于存储和分发数字数据和服务的硬件。近几年，生成式人工智能的兴起对算力的要求不断提高，加速了各行业的数字化转型和数据中心的扩张升级。 根据所有性质或服务对象不同，数据中心可以分为IDC、EDC和NSC。IDC是电信业务经营者利用已有的互联网通信线路、带宽资源，建立标准化的电信专业级机房环境，通过互联网向客户提供服务器托管、租用以及相关增值等方面的全方位服务。EDC是由企业或机构构建并所有，服务于企业或机构自身业务的数据中心，是一个企业数据运算、存储和交换的核心计算环境。NSC是由国家兴建、部署有千万亿次高效能计算机的超级计算中心，对外提供的是运算能力。主要服务于一些对运算能力需求较高的项目，如动画影视特效渲染、地质勘探、气象预报以及国家大型科研项目等工作。 资料来源：公开资料整理，国泰君安期货研究 资料来源：中商产业研究院，国泰君安期货研究 从其行业产业链视角来看，上游主要提供硬件设备和软件系统，是数据中心的物理基础；中游负责建设、运维和提供服务，实现资源高效管理；下游电信、互联网、金融、能源、教育、医疗等行业构成主要需求阵地，推动数据中心发展。各环节紧密协作，共同推动数据中心行业不断演进，成为数字经济时代的关键支撑。 1.1智算浪潮下的数据中心演变逻辑 自20世纪中叶以来，数据中心经历了从“大型机时代”、“小型机时代”、“互联网时代”到“云计算时代”的技术演进。早期数据中心以集中式计算为主，侧重存储与运算能力，大规模集成电路和操作系统飞速发展，中小型数据机房也呈现爆炸式增长；进入互联网与云时代后，网络连接的快速发展以及电子商务、社交媒体和其他在线服务的出现导致了数据生成和存储需求的爆炸式增长。虚拟化与分布式架构推动了计算资源的大规模扩展，实现了从“信息存储”到“计算服务”的转变。 2020年成为全球数据中心发展的关键转折点。从算力占比看，以GPU为代表的AI加速芯片所交付的计算力已经超过了通用CPU，标志着人类正式进入智算时代。在人工智能大模型浪潮的推动下，算力密度和能效要求骤升，传统云数据中心逐渐难以承载AI模型训练推理的高功耗需要。此后，全球数据中心转向以GPU、TPU等高性能加速芯片为核心的新范式，更加注重智能计算效率、能效优化与自动化运维。智算中心超越了传统信息基础设施的定位，成为了支撑AI算力生态与产业智能化发展的核心载体。 从通用算力到智能算力，AI算力需求的演变也对数据中心基础设施形成重塑，主要有以下变化： 1）算力类型与功耗方面：传统IDC以通用算力服务器为主，单机柜功率密度较低（2-10kW），而AIDC需要部署高功率GPU/TPU服务器，单机柜功率超过传统IDC的5-10倍，硬件投入成本较高，但单位算力效率显著提升。 2）散热技术方面：传统IDC主要采用风冷方案，而AIDC因高功率密度需要引入液冷方案，以降低PUE值，同时满足长时间高负载运行的稳定性需求。PUE是衡量数据中心能效的核心指标。国内PUE历经从粗放到精细管控的阶段式演进，2025年新建大型数据中心PUE普遍≤1.25，政策体系日趋严格，推动行业向绿色低碳转型。 3）供配电方面：传统IDC供配电系统多采用2N架构，现为数据中心机房主流架构之一。主要由两个供配电单元组成，每个单元均能满足全部负载的用电需要，两个单元同时工作，保证供电可靠性；而AIDC当前主要采用混合式供电架构。AI算力集群的电力密度更高，GPU等芯片的瞬时负载波动要求供电系统具备毫秒级动态响应能力。 1.2全球分区域数据中心市场发展情况 2024年，全球数据中心市场在生成式AI爆发、云计算加速渗透以及数字化战略落地的多重驱动下，迎来新一轮发展，市场规模首次突破千亿美元大关，达到1086.2亿美元，同比增长14.9%。科智咨询数据显示，预计到2027年，全球数据中心市场将达到1632.5亿美元，2025-2027年年均增长率保持在10% 以上。其中AI相关需求预计将贡献超过60%的新增市场增量，成为产业增长的核心引擎。 资料来源：科智咨询，国泰君安期货研究 资料来源：科智咨询，国泰君安期货研究 全球数据中心市场呈现高度集中的区域格局，北美洲、亚洲和欧洲主导全球产业规模与资源配置。2024年，亚洲以405.9亿美元的市场规模占比37.4%；北美洲市场为375.4亿美元，占比34.6%；欧洲市场为259.1亿美元，占比23.9%。南美洲、非洲和大洋洲市场合计仅为45.8亿美元，占比4.3%，整体份额较小。在资源供给层面，区域差异同样显著。 北美地区作为全球数据中心资本投入最集中的市场，超大规模园区规划推动算力中心陡峭增长。超大规模运营商如AWS、Microsoft Azure、Google Cloud与大型托管/互联平台Equinix、DigitalRealty、CoreSite等在北美市场聚集，凭借其庞大的规模、运营效率、强大的信用评级和全球影响力来保持竞争优势，形成了从土地、金融到电力接入的完整生态。2024–2025年，北弗吉尼亚、凤凰城、达拉斯等地均出现数据中心的大幅扩建。亚特兰大凭借其快速的市场上市时间、有利的税收优惠政策以及与其他主要数据中心市场相比的低电力成本，成为对运营商和超大规模企业最具吸引力的美国市场之一，自