在人工智能技术迅猛发展的当下，电力与硬件基础设施正成为支撑这场技术革命的核心要素。高盛集团发布的《AI与国防将电网置于能源安全中心》研究报告指出，铜这种人类最早使用的金属之一，正在AI时代扮演类似"石油"的关键角色。数据显示，ChatGPT每日处理2亿次请求需消耗超50万千瓦时电力，相当于1.7万户美国家庭的日用电量，而支撑如此庞大算力的正是铜基材料构建的硬件系统。
高端GPU芯片的制造对铜材料存在刚性需求。以英伟达H100芯片为例，其内部包含3273颗锡球，每颗锡球对应1-2条铜导线，核心芯片连接部分还需数千根基础导线。任何铜导线的断裂都可能导致芯片停运。当芯片功耗从几十瓦跃升至上千瓦时，传统散热方案失效，必须依赖铜制散热组件。H100芯片热设计功耗达700W，GB300服务器单机柜功率密度最高可达130kW，相当于中小型柴油发电机，这需要大量铜制散热组件维持运行。
数据中心电网基础设施成为铜消费的主要增长点。施耐德电气测算显示，1GW数据中心用铜量约6.58万吨，2023年全球数据中心装机规模7.1GW，总用铜量达46.7万吨，占全球铜消费量的1.7%。预计到2026年，该领域用铜量将增至71万吨。电网设施用铜量同期可达62.4万吨，英伟达GB200超级芯片的铜缆连接方案显示，若按2024年H100出货量参考，GB200出货35万-40万台需消耗铜约3万吨。
全球电网升级改造带来持续铜需求。高盛报告预测，到2030年全球数据中心电力需求将激增160%，现有电网需大规模升级。欧洲电网平均运行年限达50年，北美超40年，2024年夏季美国13个区域电力市场中9个出现电力临界紧张。铜的导电效率是铝的1.6倍，电阻率极低，使用寿命达30-50年，这些特性使其在电力传输领域难以替代。高盛预计，到2030年全球电网及电力基础设施建设将贡献60%的铜需求增长。
铜矿产能增长难以匹配需求增速。过去十年全球铜矿产量年均增长约2.1%，ICSG预测2025年仅增长1.4%。优质铜矿资源减少，智利矿山铜采掘平均品位从2010年的1.6%降至2024年的1.1%。市场已反映这种供需失衡，国证有色金属行业指数上涨2.21%，有色ETF基金上涨2.41%，其中铜含量占比28.66%。高盛预计铜价将在2027年达到每吨10750美元。
铝材料作为铜的替代品迎来发展机遇。在GPU散热领域，铝制鳍片阵列已广泛应用，H100散热器铝制鳍片重量在300-700克之间。数据中心采用铝制散热器可使单个机柜减重40-60公斤，成本降低50%-60%，提升算力密度。电力传输方面，铝缆综合成本比铜电缆低20%，重量仅为铜的三分之一，长距离铺设优势明显。瑞银上调今明两年铝价预测分别达5%和2%。
全球铝产业呈现结构性变化。中国电解铝产能利用率达97.74%，几乎无增长空间，2024年产量占全球60.12%。海外产能加速扩张，2024年1-10月海外电解铝产量同比增长1.4%。美国银行预测，2026年全球铝市将出现29.2万吨供应缺口，铝价有望在2026年四季度达每吨3000美元。中国启动的电解铝行业供给侧改革设定4500万吨合规产能上限，进一步限制国内产能增长。
液冷技术成为解决高功耗散热的关键方案。传统风冷散热上限为10-15kW/机柜，无法满足AI芯片需求。液冷技术导热系数是空气的25倍，单位体积吸热能力是空气的3500倍，可降低数据中心能耗20%-30%，PUE值降至1.2以下。2025年全球液冷数据中心市场规模预计达28.4亿美元，2032年有望突破211.4亿美元，复合增长率33.2%。
主流液冷技术包括冷板式、浸没式和喷淋式。冷板式液冷通过液体与服务器发热部件间接接触散热，将PUE控制在1.25以下，占据当前市场主导地位。英伟达推动的微通道水冷板（MLCP）技术，单价是现有方案的3-5倍，但可稳定应对2kW以上功耗，热流密度达800W/cm²。冷却液市场同步扩张，全球冷却液市场规模预计从2025年的28亿美元增至2032年的211亿美元，环保型冷却液市场份额将以18.4%的复合增长率增长。
这场由AI驱动的硬件革命正在重塑全球金属市场格局。算力增长带来的电力消耗直接拉动铜需求，散热需求激增推动铝和冷却液市场扩张。从芯片内部的铜导线到数据中心的基础设施，从铝制散热器到液冷系统，每个环节都反映着技术进步对基础材料的深刻影响。这种物理需求驱动的市场变化，远比任何概念炒作更具持续性。
