铜基新材料概念、特性、制作难度及市场空间如何？

高端铜合金壁垒高，定制化产品试错久+认证 周期长。

1.特殊铜加工材生产难度高，高端材国产替代势在必行

铜基新材料是指以铜或铜合金为主要成分，通过添加其他元素或采用特殊工艺制备而成的 具有特定功能和优异性能的新型材料。铜合金是指在纯铜的基础上加入一种或几种其他元 素所构成的合金，纯铜呈紫红色，又称紫铜，具有优良的导电性、导热性、延展性和耐蚀 性。铜合金具有优良的导电性、导热性、耐蚀性、较高的强度和优良的塑性、可焊接和冷 热压力加工成形性。纯铜的机械强度相对较低，但通过加工和热处理可以适当提高。常用 的铜合金分为黄铜、青铜和白铜三大类。广泛应用于电子、汽车、建筑、机械制造及新能 源领域，是我国有色金属工业的重要组成部分。 铜合金材料根据性能、技术含量、应用需求等不同可大致分为普通铜合金材料及特殊铜合 金材料，又可称为铜基新材料。铜基新材料在保持铜的优良导电、导热性能的基础上，进 一步提升了强度、耐腐蚀性、抗氧化性、耐磨性等多种性能。

那铜基新材料壁垒高在哪里呢？高在铜合金材料的难加工性。在不同的应用场景下，取得 材料强度、导电率与加工性能最佳平衡难度是非常高的。新材料产品更多偏向于定制化产 品，会随着下游应用的发展不断创新突破，面对不同应用场景，客户对于新材料的要求会越趋严格。铜基材料的难点在于材料部分特性之间是呈现负相关的。例如导电率及强度是 反比的，当合金材料的导电率越高，材料的强度势必会减弱，当合金材料的强度增强时， 导电率势必会降低。故公司需要通过不断仿真模拟各种金属的添加材料，针对不同应用场 景乃至产品设计出最适合的材料品种。铜合金行业研发的本质即在保持铜本身优良的导电 性的同时，保证优异的折弯和抗应力松弛性能。

以汽车连接器作为例解释铜合金材料制作难度。根据维兰德官方信息披露，制作一个汽车 连接器通常从四方面考量。（1）高导电率。汽车连接器会分为大电流连接器以及信号连接 器，大电流连接器需要较强的导电率，而信号连接器需要适度的导电率，需要根据实际应 用场景选择相应的产品。（2）可成型性。成型能力取决于材料的折弯成型性，成型的主要 操作包括折弯、压花、打薄、深抽。（3）高屈服强度。弹性在铜材料的应用具体是屈服强 度。（4）热弛豫电阻（抗热应力松弛性）。连接器在较高温度的工作环境下也必须保持弹 力，如何根据不同材料得到这四项性能的最佳组合是铜基材料最大的难题。 图 15 中，位于最上方的 K32、K14 铜合金均为导电率最高的纯铜。K81、K65 属于高铜 合金，如果加入 0.15%的锡金属，导电率会下降 15%IACS，变为图中的 K81 铜合金，加 入 2%的铁和磷则会变为 K65 铜合金，导电率进一步下降。高性能合金主要分为 2 组，高 导电率型，用于大电流连接器，高强度类型，更多用于小型化的连接器，其余则为折中性 能的合金产品。目前连接器的主要发展趋势分为两类，第一个趋势是持续的小型化，连接 器越来越小，带材的厚度也越来越薄，连接器需要提供很高的弹力，故要求铜合金材料需 要提供很高的强度；第二个趋势是大电流连接器的使用越来越多，较高的电流会导致连接 器材料的发热，导致工作温度的升高，因此铜合金材料要求具有高导电率以及抗热应力松 弛性。故即使为同一类型产品，在不同应用场景，对于铜合金材料的要求就会产生差异。

高端铜合金壁垒高，国内低端材料过剩，而高端材料仍需大量进口，故高端化势在必行。 根据博威合金 23 年 12 月可转债说明书显示，虽然我国的铜合金材料产量位居全球前列， 但是特殊铜合金材料的需求仍主要依靠进口解决。国内特殊铜合金材料产能缺口、产业转 型升级、结构优化的趋势使得特殊铜合金材料的国产化替代具有较大的提升空间。

2.大空间：新能源汽车及AI服务器高速连接器空间大

根据智研咨询显示，过去 5 年中国铜基新材料行业规模及需求量逐步上升。2023 年我国 铜基新材料产量 326.11 万吨，较 2022 年增长 20.77 万吨；需求量 325.07 万吨，较 2022 年增长 21.81 万吨；市场规模 2543.28 亿元，较 2022 年减少 17.91 亿元。17-23 年产量 cagr6 达到 6.03%，17-23 年需求量 cagr6 达到 6.05%，17-23 年市场规模 cagr6 达到 12.65%。

2.1 新能源汽车为高端铜合金市场提供更多增量需求

铜在汽车行业是被广泛使用的金属材料，从传统汽车的散热器到现代电动汽车的关键组件， 如电池、电动机、逆变器和充电站等，铜以其卓越的导电性、耐用性和延展性成为首选材 料。据 IDTechEx 报告预测，未来十年内，汽车用铜需求预计每年增长 5%，主要驱动力 来自电气化趋势。每辆电动汽车平均需要超过 30 公斤的额外铜。

线束作为汽车的“中枢神经系统”，是最大的铜消耗部分，包含数千根电线，总长数公里， 用于连接传感器、执行器和车灯等设备。尽管特斯拉等制造商试图通过优化联网结构减少 冗余线路和重量，NXP 等供应商也在探索区域架构以减少线束中的冗余，但车辆复杂性 的增加仍会推动铜需求上升。 汽车连接器是汽车的某项零部件，其作用为在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架 起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定的功能。汽车连接器形式和结构是千变 万化的，其主要是由四大基本结构组件组成，分别是：接触件、外壳（视品种而定）、绝 缘体、附件。在行业内通常又称做护套、接插件、塑壳等。

新能源汽车连接器材料国产替代空间大，新能源汽车所需高速连接器为高端铜合金市场提 供更多增量。据国际铜业协会数据显示，新能源汽车用铜量随技术类型递增，传统汽车为 23kg，混合电动汽车为 40kg，插电式混动为 60kg，纯电动汽车高达 83kg。 新能源连接器量增价升，潜力较大。作为电力和信号传输的核心组件，车用连接器广泛应 用于电池组、电机控制器、充电系统、BMS、电池管理系统以及车联网和自动驾驶相关设 备中。随着 800V 高压平台的推广，高压快充技术对连接器提出更高要求。相比传统燃油 车，新能源汽车连接器单车用量及价值显著增加。 2.

2.2 AI服务器高速连接器材料空间大

高速连接器赋能 AI 服务器高效数据传输。高速连接器，也称“铜缆高速连接器”或“高 速铜连接”，是一种专门设计用于传输高频率、高速数据和信号的连接器，采用铜质电缆 代替传统的光纤连接，从而实现芯片之间的高速数据传输。铜缆高速连接器具有成本低、 传输速率高、能耗低、可替代性强等优势，正在逐渐替代现有的光模块和 AOC，用于 AI 集群短距传输，在 AI 服务器领域成为新的行业趋势。

算力需求增长扩大 AI 服务器市场空间。随着行业大型模型的深入开发和 5G 通信技术的 实施，市场对高计算能力和稳定性强的 AI 服务器的需求日益增长。据中国信息通信研究 院的数据，截至 2023 年底，全球算力总规模达到 910EFLOPS，同比增长 40%。我国智 能算力规模呈现快速增长趋势，主要集中在互联网行业，2023 年为 414EFLOPS，同比 增长 59.23%，预计 2028 年可达 1436EFLOPS。从全球 AI 服务器市场规模来看，2024 年 AI 服务器市场规模约为 2050 亿美元，占全球服务器产值的 67%，出货量持续增长。 从国内 AI 服务器市场规模来看，我国 AI 服务器市场规模稳步上升，预计 2024 年的市场 规模达 560 亿元，同比增长 14.29%，出货量达 42.1 万台，同比增长 18.93%，据 IDC 预 测，到 2028 年我国加速计算机服务器市场规模将达到 253 亿美元。