铜在AI服务器电力分配中的用量分析报告

一、引言

随着人工智能（AI）技术的快速发展，AI服务器作为支撑大模型训练、推理的核心硬件，其市场需求呈现爆发式增长。而电力分配系统作为AI服务器的“血管”，负责将外部电源高效、稳定地传输至CPU、GPU等核心计算组件，其性能直接影响服务器的可靠性和运算效率。铜作为导电性和导热性最优的金属材料之一，在电力分配系统中扮演着关键角色。本文将从应用场景、用量驱动因素、成本影响三个维度，结合行业趋势，对铜在AI服务器电力分配中的用量进行分析。

二、铜在AI服务器电力分配中的应用场景

AI服务器的电力分配系统主要由电源供应单元（PSU）、母线（Busbar）、连接器（Connector）、散热系统四大核心组件构成，铜材的应用贯穿其中：

1. 母线（Busbar）：母线是电力分配的“主干道”，负责将PSU输出的高压电转换为低压电（如12V、5V），并传输至各个计算组件。由于AI服务器的功率密度极高（单台服务器功率可达3000W以上，远超传统服务器的500-1000W），母线需要具备低电阻、高载流能力的特性，而铜母线（如紫铜）的电阻率仅为1.72×10⁻⁸Ω·m（约为铝的60%），是最优选择。
2. 连接器：连接器用于连接母线与计算组件（如GPU卡），其接触电阻直接影响电力传输效率。铜合金（如黄铜、磷青铜）具有良好的导电性和耐磨性，广泛应用于服务器连接器的端子部分。
3. 散热系统：AI服务器的高功率密度导致核心组件（如GPU）的发热量剧增，需要高效的散热系统（如液冷）。铜质散热管（或散热片）的导热系数高达401W/(m·K)（约为铝的1.6倍），能够快速将热量从组件传递至冷却介质，提升散热效率。

三、铜用量的驱动因素

（一）AI服务器功率密度提升

AI服务器的核心需求是高计算性能，而GPU、TPU等加速芯片的功耗持续增长（如NVIDIA H100 GPU的功耗约为700W，远超上一代A100的400W）。为了满足更高的功率需求，电力分配系统需要增加铜材的使用量：

• 母线的截面积需增大（根据焦耳定律，电阻R=ρL/S，增大截面积S可降低电阻，减少发热）；
• 连接器的端子数量需增加（如从传统服务器的8Pin连接器升级至16Pin，以提升载流能力）；
• 散热系统的铜质部件（如散热管、散热片）的体积需增大，以应对更高的发热量。

根据行业经验，单台AI服务器的电力分配系统铜用量约为传统服务器的2-3倍（传统服务器约为0.5-1kg/台，AI服务器约为1-3kg/台），具体用量取决于服务器的功率等级（如3000W服务器的铜用量约为2kg，5000W服务器约为3kg）。

（二）AI服务器出货量增长

根据IDC的预测（2024年），全球AI服务器出货量将从2023年的120万台增长至2025年的300万台，年复合增长率（CAGR）达58%。假设单台AI服务器的电力分配系统铜用量为2kg，则2025年全球AI服务器电力分配系统的铜总用量约为6000吨（300万台×2kg/台），较2023年的2400吨增长150%。

（三）铜价波动的成本影响

铜价的波动对AI服务器的成本具有显著影响。根据券商API数据（2025年10月），伦敦金属交易所（LME）铜价约为9000美元/吨。假设AI服务器的BOM（物料清单）成本为10万美元/台，其中电力分配系统的铜材成本约为180美元/台（2kg×9000美元/吨），占BOM成本的0.18%。若铜价上涨10%（至9900美元/吨），则单台服务器的铜材成本将增加18美元，占比提升至0.198%。尽管占比不高，但由于AI服务器出货量巨大，铜价波动仍会对服务器厂商的利润产生一定影响（如联想、戴尔等厂商的AI服务器业务利润可能因铜价上涨而压缩0.5-1个百分点）。

四、结论与展望

铜在AI服务器电力分配系统中的用量随着功率密度提升和出货量增长而持续增加，成为支撑AI服务器高性能的关键材料。尽管铜价波动会对服务器成本产生一定影响，但由于铜材在BOM中的占比极低（约0.2%），其影响相对有限。未来，随着AI技术的进一步发展（如大模型的参数规模从千亿级提升至万亿级），AI服务器的功率密度将继续增长（预计2030年单台服务器功率可达10000W以上），铜用量也将随之增加（预计单台服务器铜用量可达5kg以上）。

对于铜业企业而言，AI服务器市场的增长为其提供了新的需求增长点（如铜母线、铜连接器等高端铜产品）；对于服务器厂商而言，优化铜材的使用效率（如采用铜铝复合母线、高导电铜合金）是降低成本、提升竞争力的重要途径。