AI底层材料支撑算力芯片、高速光互联、存储、先进封装、供电散热、服务器基板六大核心硬件模块,整条链条按矿产原料→基础功能材料→元器件→整机算力设施→AI应用划分为上游、中游、下游。
一、AI底层六大核心硬件模块(所有材料服务于此)
1. 半导体算力模块:GPU/TPU/NPU/DCU训练推理芯片、HBM高带宽存储、逻辑芯片
2. 高速光互联模块(CPO/光模块):800G/1.6T/3.2T光芯片、调制器、激光器、光纤
3. 先进封装模块(Chiplet/2.5D/3D/HBM):CoWoS、载板、键合、绝缘封装耗材
4. PCB高速载板模块:AI服务器主板、HBM基板、光模块PCB、覆铜板
5. 功率供电模块:AI服务器电源、高压DC-DC、碳化硅功率器件
6. 热管理散热模块:芯片导热、液冷、服务器均热、绝缘隔热材料
二、上游:基础原材料与半导体/光电子基材(最底层、高壁垒)
上游分为矿产原料、半导体制造材料、光电子衬底材料、PCB基材原料、封装辅助材料、功率半导体原料六大细分。
1. 矿产基础原料(源头矿产/高纯金属)
大宗金属
硅:工业硅→多晶硅→单晶硅片(芯片基底)
铜:电解铜→HVLP超薄铜箔、靶材、线缆、散热铜管
铝:服务器机箱、液冷板材、电力母线
稀散/战略小金属(AI紧缺)
铟:磷化铟衬底、光学镀膜、靶材
镓:砷化镓、氮化镓外延片、射频光芯片
锗:光纤预制棒掺杂、红外光学
钨/钼:高温溅射靶材、晶圆炉体耗材
锡:封装焊球、PCB镀层
锂:算力储能配套
稀土
永磁材料(服务器风扇、算力设备电机)
2. 半导体晶圆制造核心材料(芯片制造刚需)
1. 硅基衬底:12/8英寸抛光硅片、SOI硅片
2. 光刻配套:高端光刻胶(EUV/ArF/KrF)、光掩膜版、光刻配套试剂
3. 电子特气:刻蚀气、掺杂气、沉积高纯特种气体
4. 溅射靶材:7N超高纯铜/铝/钛/钴/钌靶材(3/5/7nm制程)
5. 湿电子化学品:超纯硫酸、双氧水、显影液、剥离液
6. 抛光材料:CMP抛光液、抛光垫
7. 绝缘介质材料:氮化硅、氧化硅、低k高k介质膜
3. 光电子第三代半导体衬底材料(CPO/光模块核心)
1. 磷化铟InP衬底:高速光激光器、调制器
2. 薄膜铌酸锂TFLN:1.6T/3.2T高速调制器、CPO集成
3. 砷化镓GaAs衬底:VCSEL、短距光芯片
4. 氮化镓GaN/碳化硅SiC衬底:功率供电、射频
5. 蓝宝石:光学窗口、LED光源
4. PCB/覆铜板基础原料(服务器高速基板)
超薄HVLP铜箔、电子级玻纤布、环氧树脂、硅微粉、树脂固化剂
5. 先进封装基材(HBM/Chiplet专用)
ABF树脂、干膜、绝缘膜、液态塑封料、陶瓷基板原料
6. 热管理/功率材料
导热石墨、氮化铝/氧化铝陶瓷、液冷介质、绝缘导热凝胶
三、中游:元器件/半成品(材料加工后成型器件,产业链核心产能环节)
中游分为半导体芯片、光通信器件、存储、PCB载板、功率器件、封装半成品、散热组件七大细分。
1. 半导体算力&存储芯片
AI算力芯片:GPU、TPU、NPU、国产DCU、加速卡芯片
存储芯片:HBM3E/HBM4、DDR5、GDDR、Flash存储
制造环节:晶圆代工(7/5/3nm先进制程)、外延片加工
2. 高速光通信元器件(算力互联血管)
光芯片:InP激光器、铌酸锂调制器、VCSEL、探测器
光器件:TOSA/ROSA光组件、无源光波导、耦合透镜
光纤预制棒、特种光纤、光纤阵列
CPO集成光引擎半成品
3. PCB与高速载板
覆铜板CCL、ABF载板(CoWoS/HBM专用)
高端AI服务器PCB、光模块高速电路板、柔性基板
4. 功率半导体器件
SiC MOSFET、GaN功率管、高压二极管、服务器电源模块
5. 先进封装半成品
2.5D/3D中介层、FCBGA基板、封装焊球、键合丝
Chiplet异构封装、HBM堆叠封装成品
6. 热管理元器件
均热板、液冷冷板、导热垫片、陶瓷散热基板、散热模组
7. 配套被动元器件
MLCC高压电容、高频电阻、电感、滤波器
四、下游:整机算力硬件+算力基础设施+AI应用
1. 算力硬件整机
AI训练服务器、推理服务器、GPU加速卡、光模块(800G/1.6T)、交换机、存储阵列、液冷整机柜
2. 算力基础设施
智算中心、超算集群、机房供电系统、液冷集群、算力IDC
3. AI软件与平台层(硬件材料承载上层)
通用大模型、行业垂类模型
MaaS算力服务、云平台、算力调度平台
4. AI终端落地应用
自动驾驶、人形机器人、边缘AI终端、AI手机、AI安防、工业AI
五、产业链价值传导逻辑总结
1. 上游(材料):壁垒最高、供给刚性,供需缺口最先爆发(磷化铟、ABF、高端靶材、光刻胶)
2. 中游(元器件/芯片):产能瓶颈环节,行业景气弹性最大(GPU、HBM、高速光芯片、载板)
3. 下游(服务器/算力中心):需求终端,直接受大模型、AI商业化拉动,受制于上游芯片供给
六、链条总览
矿产高纯原料 → 半导体/光电子/PCB底层基材(上游材料)
算力芯片/光器件/HBM/载板/功率器件(中游元器件)
AI服务器、光模块、算力集群(下游硬件)
大模型训练、行业AI应用(终端需求)
夜雨聆风