2023年有色金属及新材料行业中期策略报告 金价随实际利率波动
- 来源:东方证券
- 发布时间:2023/06/21
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有色金属及新材料行业2023年中期策略报告:β端欲扬先抑,AI新材料蓄势待发。金:下半年加息或停止,权益有望迎左侧机会。复盘上一轮加息周期,加息停止落地后黄金权益端与贵金属表现强势,后续降息黄金权益端表现偏弱,金价表现强势。整体来看美联储加息周期已步入后半段,6月暂停加息预期落地,但是美联储鹰派发言预告加息未止,黄金权益端正在面临调整,或迎布局良机;在黄金β端上行的区间,随着黄金行业集中度不断提升,我们重点关注黄金上市企业的自产量、资源量。铜:当前仍处“N”形第二笔,23H2-24年有望走出“V”形走势。我们认为随着美国紧缩周...
一、β端:金有望迎布局良机,铜欲扬先抑
1.1 黄金:金价短期或有明显回调,有望迎左侧机会
1.1.1 金价:美联储如期暂停加息,鹰派发言施压黄金
1)短期逻辑,金价仍随实际利率波动
美联储如期暂停加息,鹰派发言预告后续将继续加息,美元指数与实际利率明显走高,金价明显 下行。2023 年 6 月 15 日凌晨,美联储宣布暂停加息,将联邦基金利率的目标区间维持在 5%- 5.25%,但是释放了鹰派信号,在最新点阵图显示,联邦公开市场委员会 18 名政策制定者中有三 分之二暗示年内仍有可能加息 50bp,且利率峰值上调 50bp, 3 月点阵图预计的 23 年末利率高于 5.5 %仅有 7 人,而 6 月新增至 12 人,其中 9 人预计利率在 5.5%-5.75%,暗示年内仍有可能加 息 50bp。从更新后的经济展望中显示,美联储官员上调了今年美国 GDP 增长预期,预计 23 年 GDP 增长 1%,较 3 月预计增速提升明显。鹰派的发言对黄金价格施加一定压力,金价 6 月 15 日 出现下跌。
当前通胀逐步回落,美联储鹰派发言预告下半年继续加息是为了继续将通胀降至目标值,目的明 确,下半年重点关注通胀指标的回落情况。美国 5 月 CPI 超预期回落,4 月 PCE 超预期上行, 通胀仍处于高位。根据美国劳工统计局 6 月 13 日发布的数据显示,美国 5 月 CPI 同比增长 4%, 略低于市场预期的 4.1%,前值为 4.9%,这是美国 CPI 同比涨幅自 2022 年 6 月创出 40 年来峰值 9.1%后连续 11 个月下降,美国 5 月核心 CPI 同比增长 5.3%,略高于市场预期的 5.2%,前值为 5.5%;4 月美国 PCE 超预期上行,美国 4 月 PCE 物价指数同比上涨 4.4%,高于预期值 4.3%, 高于前值 4.2%;环比增长 0.4%,高于预期值 0.3%,高于前值 0.1%。剔除食物和能源后的核心 PCE 物价指数同比增长 4.7%,高于预期值 4.6%,高于前值 4.6%;环比上涨 0.4%,高于前值和 预期值 0.3%,与美联储提出的核心 PCE 达到 2%仍有较大差距。
据 CME 预计美联储大概率于 7 月加息 25bp,从 Bloomberg 相关预测来看,23Q2 后美国 CPI 及 核心 CPI 均会出现明显下行。

5 月经济数据出现矛盾,5 月 PMI 低于预期,而非农就业数据高于预期。美国供应管理协会 (ISM)最新公布的数据显示,美国 5 月制造业采购经理人指数(PMI)为 46.9%,低于 4 月的 47.1%,低于市场预期。而 2023 年 5 月非农就业人数新增 33.9 万人,远高于市场预期的 19 万 人,创下 2023 年 1 月以来的最大增幅。
劳动力市场结构的改变是美国出现裁员潮和劳动力仍强劲的原因。为何美国市场不断有裁员的消 息,而整体劳动力市场仍然保持强劲呢?这是源于其劳动力市场结构性改变。美联储的官员是希 望美国经济最终能实现软着陆,通过加息让雇主减少设置新的就业岗位,而并不是进行大幅裁 员,同时在减少新的岗位下避免大幅涨薪吸引员工,借此来缓解通货膨胀的压力。 在 2020 年新冠疫情传播的前期,2020 年 2 月至 4 月,美国的劳动力市场受到较大影响,当时娱 乐业裁员人数占 42.3%,零售占 8.8%, 其他行业总和为 48.9%。在疫情期间,服务业等线下办 公场景的岗位面临裁员,而这批岗位又在后疫情时代下,消费者从高度依赖线上消费转变为线下 消费,劳动力市场又发生结构性转变,但是由于工作的粘性,线下缺工人的问题仍延续至今,导 致以线下为服务场景的劳动力市场仍火热。本次裁员潮发生在前三年大幅扩张的高新科技企业, 但是高科技业的雇佣人数在美国就业市场占比并不高,包括线上出版、搜索引擎等,占比只达到 0.3%。
后续来看,政策进一步转向的核心触发条件,或取决于金融风险的演进和经济走弱的节奏。据 5 月 16 日美联储三位高官表态,降息并非近在眼前。官员们普遍认为,通胀仍然很高,观察+等待 是合适的政策,其中亚特兰大联储主席明确驳斥市场降息预期,称要到 2024 年才会真正考虑。 我们认为降息与否仍主要取决于金融风险的演进和经济走弱的节奏,降息的预期也将跟着经济变 化的节奏而不断调整。参考东方证券海外宏观团队《子弹时间:2023 海外宏观中期展望》一文介 绍,从目前来看,美联储不会在随后的政策前瞻指引当中给出更加明确的降息信号,但随后政策 进一步转向(降息)的可能将是开放性的,银行风险发展和经济走弱节奏随时可能开启货币政策 降息周期。 结论:现阶段经济数据的矛盾本质上是经济增速与劳动力市场的矛盾。会产生这样的矛盾或是因 为经济在加息影响下逐步放缓,通胀也如预期逐步回落,而劳动力市场仍由于惯性表现出超预 期,给出美联储能够继续加息的底气。从目前美国劳动力市场产生分化来看,主要是服务业的劳 动力市场还较强劲,如前文所分析线下应用场景的岗位减少,而后疫情时代线下消费场景提升, 由于工作的粘性,线下缺工人的问题仍延续至今,故导致目前服务业的劳动力市场数据仍较强 劲。但是随着美国经济逐步降温传导至消费终端,服务业劳动力市场的降温大概率会发生。
2023 年下半年,我们认为金价走势将呈现明显回调后再明显上行。本观点主要从三方面去考 虑,(1)美联储鹰派发言,下半年或再加息两次,市场情绪有所变化,金价在短期或面临明显 调整。目前市场预测 7 月或将加息一次,若 7 月加息落地,市场预期将再次回到对于下半年第二 次加息的预期时间乃至加息停止的时间点,我们认为到时市场情绪会类似于去年 11 月,博弈何 时加息停止。(2)下半年美国名义与实际利率大幅冲高的风险较小,我们预计随着通胀逐步回 落,美联储停止加息的预期越强,美元指数与实际利率或下行,黄金价格有望继续上行。而待加 息停止,市场对于降息预期加强,美元指数与实际利率或将走低,金价或有明显上行。(3)一 般而言,在美联储大幅加息后易出现预期外的风险事件,例如信用风险问题、金融机构流动性风 险问题等金融风险事件,在避险情绪的催化下,金价或上行。总结来看,在金价回调后,下半年 有望迎来黄金回调后的左侧布局机会。
2)中长期逻辑,黄金避险与美元指数或成为定价主导
央行持续购金可以从避险属性及货币属性解释,从侧面反映出黄金行业景气度较高。2022 年下 半年与 2023 年迄今,央行购金的需求保持高涨。23Q1 各国央行连续多个季度大量购入黄金, 23Q1 新加坡金融监管局(MAS)购入最多黄金,新购入的 69 吨黄金是该局自 2021 年 6 月以来 首次增加黄金储备,截至 23Q1 新加坡金融监管局黄金储备总量 222 吨,相比 2022 年底增加了 45%。我国在 23Q1 增加了 58 吨,自 22 年 11 月以来中国央行累计增加 120 吨黄金储备,黄金 储备量达到 2068 吨,新增黄金储备占国内黄金总储备量的 4%。 与强劲的购金势头相比,各国央行出售黄金的节奏温和许多。在 23 年 Q1,哈萨克斯坦与乌兹别 克斯坦售出最多黄金,分别为 19.64、14.62 吨,和新加坡、中国购入的黄金量存在较大差距。
中长期来看,地缘政治风险及去美元化或发生,黄金避险及货币属性或成为定价主导属性。 根据东方证券战略组观点表示,23 年下半年主要风险点可能在俄乌,美国、德国、波兰等国近期 开始重新考虑对乌克兰的支援,俄乌冲突或延伸到国际局势的紧张,我们预计避险情绪的升温会 推高金价,中长期来看,避险情绪对金价走势具有一定推动力。
去美元化: 若发生去美元化,黄金或成为重要过渡货币
参考东方证券宏观组 2023 年 5 月 15 日发布的策略报告《子弹时间:2023 海外宏观中期展望》, 22 年 3 月,美联储正式进入加息周期,全球美元流动性跟随美联储的货币政策趋势收紧,但世界 货币格局正在发生新变化。

2020年以来,人民币支付在全球贸易结算当中的份额趋势抬升,从2020年1月1.7%上升至2023 年 4 月 2.3%,从长周期视角来看,是不可被忽视的变化,这背后是美元路径依赖式的韧性不断遭 受着越发显著的侵蚀。 当前,美国财政需要联储货币政策至少暂时性的怀柔,以应对即将到来的大规模财政融资。美国 政府在面对管理负债规模高速扩张的问题上并未提出根本性解决问题的方法,故或面临越来越频 繁的上限危机、党争、违约风险,可能会对美元和美债主权信用构成长期较为负面影响,美元信 用降低一定程度或推进世界去美元化的进程,长期来看美元指数或下行,金价有望上涨。
1.1.2 权益端:本轮加息还未暂停,若回调权益端有望迎左侧机会
虽然目前市场对美联储下半年加息时点以及后续降息时点存在较大预期差,但是从整体来看,美 联储加息周期已步入后半段。因此,站在当前时点上探讨美联储加息与降息周期和黄金价格、权 益端变化的关系也是具有较为重要的指导意义。从过去历史复盘来看,自1983年以来美联储已经 进行 6 轮完整的加息、降息周期,金价在加息降息周期间的表现也不尽相同。我们认为金价主要 可以由三大属性决定,分别是金融属性、货币属性、避险属性,而这三种属性对金价的影响又会 受加息降息当时的经济背景影响,因此我们无法根据历史简单线性预测本轮加息降息周期金价的 走势。但是我们认为,加息周期的停止至降息周期的开始,市场对于未来预期的变化可能会出现 较为相似的判断,故我们认为通过复盘上一轮周期,得到加息停止至降息开始后金价与权益端的 表现,对当前时点具有一定的借鉴意义。
复盘 2023 年度投资策略,黄金商品与权益走势与报告判断基本一致,2023 上半年美联储仍处于 不断加息周期中。截至 2023 年 6 月 15 日,美联储宣布 6 月暂缓加息,但是鹰派发言预示下半年 将继续加息,加息还未停止,待金价回调加息停止,权益端有望迎左侧机会。我们将自 2022 年 11 月加息趋缓至今进行阶段性划分,可分为四阶段:
(1) 加息开始放缓(2022.11)。为了抑制后疫情时代的大放水带来严重的通货膨胀,美联 储自 2022 年 3 月开始加息,3 月加息 25bp,5 月加息 50bp,6、7、9、11 月均加息 75bp,鲍威尔在 11 月 3 日的会议中表示,美联储官员们可能会在 12 月的议息会议上开 始放慢加息步伐。“鸽派”发言提升市场对加息放缓的预期。12 月美联储如期放缓加息 步调,加息幅度降为 50bp。
(2) 权益金价分化(2022.12),国内权益市场总体下行。2022 年底,因为受到疫情影响, 市场对于后续复苏的预期较为悲观,国内权益市场受到一定影响,当时国内权益表现与 国际金价表现出现分歧,美联储加息放缓带来的金价震荡上行,国内受到全市场悲观预 期的影响,权益市场表现不佳。
(3) 加息放缓预期逐步提升,金价震荡上行(2023.01-2023.04)。2023 年前四个月,市场 都在不断博弈加息暂停的时间点。2022 年 12 月 23 日,日本央行扩大收益率目标区间导 致日元大涨,美元大跌进而推动金价走高,同时美国 11 月 CPI 增速低于预期,利好加息 放缓,但是 11 月非农数据超预期达 26.3 万人,远高于普遍预期的 20 万人,失业率维持 在 3.7%,与预期和前值一致,接近 50 年来的低点,较强劲的劳动力数据依旧是加息的 动力。矛盾的数据让市场对于加息暂停时间的预期产生更多的分歧,但是加息逐步放缓 还是得到市场的一致认同,从 12 月底到 4 月中,金价处于震荡上行的区间,国内贵金属 权益表现与金价走势一致。23 年 2 月 2 日,美联储宣布第 8 次加息,加息 25bp,符合 市场预期,加息落地以及美联储鹰派发言加之 1 月美国 CPI、PCE 均高于市场预期,强 势数据与高通胀支持美联储持续紧缩,金价与权益端同步回调。
3 月,硅谷银行暴雷让美国迎来 2008 年后最严重的风险事件,硅谷银行宣布破产,美国 联邦存款保险公司(FDIC)接管,后续接连引发系列美国银行流动性风险问题,12 日 Signature 银行因为存在类似系统性风险被关停,16 日,瑞士信贷暴雷,引发市场恐慌。 美联储加息暂缓压力提升,金价避险属性占据定价主导,金价与权益端同涨,在 4 月 4 号日中金价冲破 2000 美元/盎司关卡。 4 月,美国 3 月 CPI 不及预期,新增非农就业人数低于预期,4 月 19 日美国发布“褐皮 书”显示,近几周美国经济增长陷入停滞,招聘、通胀放缓,信贷获得渠道变窄,褐皮书的发布增强美联储在 5 月加息后暂停升息的可能性。4 月,市场预期美国经济陷入停 滞可能性较大,故预测 5 月加息后暂停加息概率提升,在这样的预期下,黄金权益和金 价均上行。
(4) 暂缓加息落地,下半年转鹰(2023.05-至今)。5 月受到劳动力市场数据较为强劲,4 月 PCE 反弹等影响,市场对美联储 6 月加息预期有所升温,美元和美债收益率相对强势, 金价上行空间受到限制,并且在拜登乐观喊话的背景下,5 月市场认为美国债务上限谈 判有望达成协议,市场对于 6 月加息暂停的预期降温,再加之前期黄金涨幅较大,金价 与权益端均面临调整。6 月美联储暂停加息落地,鹰派发言预示加息未完全暂停,美元 指数、实际利率上涨,金价下跌。

复盘上一轮,加息停止落地后黄金权益端与金价表现或强势。上一轮加息周期是于 2019 年 1 月 底停止加息,8 月开始降息,我们将两轮进行对比,会发现两轮加息周期有较为类似的走势。 2018 年 12 月至 2019 年 1 月贵金属权益端表现不佳,我们认为是因为市场对于紧缩周期已经步入 尾声的预期得到一致,权益端开始调整,而金价处于震荡上行的区间。我们预计后续待加息停止 落地,市场开始预期降息与美国经济预期衰退带来的避险情绪导致,金价在美元指数下行和避险 情绪的催化下将上行。
复盘上一轮,降息黄金权益端表现或偏弱,金价表现或强势。上一轮降息周期开始于 2019年 8月 1 日,结束于 2020 年 3 月 16 日,期间共计 5 次降息,累计降息 225bp。开始降息时,权益端与 金价同涨,后续降息坐实经济衰退的事实,在金价持续上行的阶段,黄金股表现偏弱,不断下行 修正直至 2019 年 11 月。 2020 年新冠疫情的传播,全球恐慌情绪高涨,美股市场暴跌,8 个交易 日内连续 4 次触发熔断机制,VIX 指数上升至峰值,金价创历年新高。随后美联储降息,美元指数呈下降趋势,金价波动上涨。在面对降息时,市场的情绪波动会考虑的因素很相似,可以总结 为实际利率的下跌和避险情绪的提升,这两种因素都会推动金价上行。 总结来看,短期来看,当前处于市场情绪转变的关键点,金价与权益端或面临调整,待金价调整 后的位置布局黄金权益端为左侧较佳位置。金价的定价主要受到货币属性、金融属性以及避险属 性三重属性所决定,货币属性为黄金最基础属性,金融(保值)属性与避险属性为金价弹性来源。 我们需要重点关注美国 CPI、PMI、PCE 等经济数据,以动态视角分析美债实际利率的变动方向, 从而判断金价走势。
1.1.3 重点关注黄金上市企业的自产量、资源量
重点关注逻辑:1)因为黄金企业主要盈利来源为自产黄金,在金价上行的背景下,自产黄金量 越多,在成本不变的前提下,随着金价上行,黄金企业净利润有望进一步提升。2)在黄金β端 上行的区间,随着黄金行业集中度不断提升,这些具有较好资源量及黄金自产量的黄金企业的价 值理当得到价值重塑。
1) 自产量:黄金企业的黄金业务一般可分为自产金(矿产金)及外购金、冶炼金业务,自产金 毛利率一般可超过 30%,而外购金及冶炼金的毛利率非常低,基本不能给公司带来盈利。故 黄金业务的利润来源大部分为自产金业务。
紫金矿业、山东黄金、中金黄金为行业自产量前三企业。通过对比国内企业黄金自产量及毛利率 能够发现,紫金矿业、山东黄金、中金黄金具有绝对优势,截至 22 年,紫金矿业自产金量能够 达到 56.36 吨,而 22 年全国矿产金产量 295.4 吨,紫金矿业矿产金量能够占到全国量的 19%; 山东黄金矿产金量为 38.67 吨,位列行业第二;中金黄金矿产金量为 19.93 吨,位列行业第三。 在自产金毛利率上,三大龙头仍然领先,而湖南黄金紧追其后,湖南黄金 22 年自产金毛利率达到 39.59%,与中金黄金基本持平。
2)资源量和储量:紫金矿业、山东黄金、中金黄金在资源储量上具绝对优势。对于金矿企来 说,资源量与储量为公司最核心的竞争力。我们对比国内上市企业黄金储量,截至 2022 年,紫 金矿业以 1191 吨黄金储量位居行业首位,山东黄金以 565.18 吨位居行业第二,中金黄金以 507.3 吨位居行业第三位。
3) 从估值体系角度研究发现,截至 2023 年 5 月 26 日,行业平均 PE 值在 48.9 倍,中金黄 金、紫金矿业估值仅为 22.8、14.7,与行业平均估值具有一定差距。

1.2 铜:铜价欲扬先抑,23 年底或迎 V 形拐点
1.2.1 铜价回顾:铜价当前处于“N”形走势第二阶段
参考我们于 2022 年 11 月发布的有色钢铁行业 2023 年度投资策略《寻安全与内需α,重周期大 拐点β》一文预计,在库存周期&金融周期交织影响的背景下,铜价或呈“N”形走势。截至 2023 年 5 月,我们认为目前铜价已进入“N”形走势第二阶段。 1)2022年11月—2023年1月:受美联储加息放缓预期及中国疫情缓和带来经济修复预期增强, LME 铜现货结算价于 2023 年 1 月 18 日增长至约 9400 美元/吨左右; 2)2023 年 1 月-2023 年 5 月:在宏观预期和产业基本面的长短交织下,库存周期&金融周期交替 影响铜价走势,整体来看,我们认为该阶段宏观逻辑的主导转变决定了铜价格的趋势。 2023 年 1 月 18 日,由于美国 CPI 及就业指数强劲,美联储鹰派官员、圣路易斯联储主席布拉德 再发鹰声,美联储继续加息预期增强,铜价开始逐步下行,期间虽受中国制造业形势水平、国内 政策预期及供给端干扰等因素出现一定反弹,但整体下行趋势较为确定。 3 月 15 日受海外硅谷银行危机事件影响,铜价快速下跌至约 8500 美元/吨,但由于后续欧美经济 体对银行业实施了救助举措,并弱化了大幅加息预期,铜价快速回升至约 9000 美元/吨。 4 月中旬以来,由于国内 4 月新增社融等数据低于预期以及欧美通胀控制提升了海外经济环境的 不确定性等因素,美联储加息导致的经济衰退效应正在逐步显现,铜价承压运行。
1.2.2 铜价展望:预计继续延续“N”形走势,23-24 年有望走出“V”形 走势
1)金融属性:目前加息或尚未停止,但整体来看紧缩周期已开始步入后半段,后续降息对铜价 走势影响如何? 参考我们发布于 2022 年 11 月的《寻安全与内需α,重周期大拐点β》一文,通常来看,铜价走 势的影响因素主要取决于商品属性和金融属性的变化,前者是趋势性走势的决定性因素,后者则 是加大波动幅度的重要推手,在部分时间段也可发挥主导地位。 从金融属性来看,我们认为虽然目前加息或尚未停止,但整体来看紧缩周期已开始后半段,美元 指数代表的金融属性影响权重或将开始有所走弱,连续加息背景下上美国经济衰退效应也正逐步 显现。自 2022 年 3 月美联储首次加息以来,美联储加息对铜价影响权重大幅提升,但随着 2023 年 6 月 15 日凌晨,美联储宣布暂停加息,美联储加息节奏明显放缓。不过此次会议上鲍威尔也释 放了鹰派信号,最新点阵图也显示,年内仍有可能加息 50bp,但同时也强调了速度要更温和。因 此从目前来看,我们认为美联储加息或尚未停止。但整体来看紧缩周期已开始逐渐步入后半段, 美元指数代表的金融属性影响权重或将开始有所走弱。
从降息预期来看,针对市场期待的今年年内降息,鲍威尔于 6 月 15 日回应称:“没有任何人提出 今年降息的建议,今年降息是不合适的,当通胀下降时降息才是合适的”,因此年内或难以降息。 不过整体来看,我们认为后续政策进一步转向的核心触发条件,或取决于金融风险的演进和经济 走弱的节奏,从目前来看,美联储不会在随后的政策前瞻指引当中给出更加明确的降息信号。 虽然目前市场对美联储加息、降息时点存在较大预期差,但整体来看美联储加息周期已步入后半 段,因此站在当前时点上探讨美联储降息周期与铜价的关系也具有极其重要的指导意义。复盘来 看,自 1983 年以来美联储已进行了 6 轮完整的加、降息周期,其中铜价在降息期间涨跌并不完 全一致,究其原因,我们认为主要由降息时经济等各方面环境不同所致,因此无法简单线性预测 本轮降息周期铜价走势。以 2018/12/20-2020/3/16 及 2006/3/1-2009/5/1 为例,期间铜价涨跌一 方面与当时的经济环境相关,但同时也受特殊时点宏观事件影响。 从本轮加、降息周期来看,主要背景为美国等国家为应对疫情冲击,重启“量化宽松(QE)” 计划,进而造成通胀持续大幅上行,之后为应对通胀急剧上行,在 2022 年又以历史最快速度加 息,使得铜价承压下行,因此也与前几轮加、降息周期具有明显不同。
从本轮降息周期看,我们预计在美联储加息停止至降息周期开始之间,金融属性对铜价影响权重 相对较小。降息开始后,影响权重大小也取决于降息的力度及后续经济复苏预期,其中降息的力 度又取决于金融风险的演进和经济走弱的节奏。若假设金融风险持续恶化或经济快速走弱,美联 储或也将提前开始大幅持续降息,铜价在此期间预计将呈现“V”形走势,但若美国经济持续强 劲或缓慢走弱,则预计降息时间将有所延后。此外由于目前市场对美联储降息存在较大预期差, 不排除后续政策预期和市场定价存在反复的可能性。

2)商品属性:库存周期预计何时见底? 需求端:当下中美均已相继进入库存下行周期(即去库阶段),其中中国更为领先,需求或有承 压。从库存周期来看,中国于 2022 年 9 月左右已率先进入主动去库,截止 2023 年 3 月,已连续 下降约 2 个季度。而美国库存周期则 2023 年 3 月方才进入主动去库周期,截止 23 年 3 月库存总 额季调同比仍处于高位运行,23Q1 美国多项经济指标超预期强劲。此外参考我们 2023 年度投资 策略,从历史来看,库存周期短则持续 34 个月,长则持续 52 个月,中美自 2020Q2-Q3 进入本 轮库存周期上行阶段,这意味下一轮库存周期上行的启动或在 2023Q3-2024Q2,其中中国库存 周期或也将领先于美国库存周期上行。考虑到中国库存周期略领先于美国库存周期两个季度,我 们认为美国库存周期或于 23Q4-24Q2 逐步上行,23Q2-23Q3 全球铜需求或将继续承压。 而 LME 铜价通常领先于库存周期到底,中性预测铜价或将于 23Q2-23Q3 继续随着库存周期以及 通胀周期下行而进入快速下行阶段。并于 23Q3-24Q1 领先于库存周期及通胀周期见底。
供给端:短期宽松,中期偏紧,预测 23-25 年全球精炼铜中枢产量分别为 2683、2761、2791 万 吨,同比增速或达 4.6%、2.9%、1.1%。
(1)37 家主流矿山
预计 2023-2025 年该 37 家铜矿企业矿产铜中枢产量分别为 2039、2114、2145 万吨、同比增速 分别为 5.7%、3.7%、1.5%。参考我们统计的全球 37 家主流铜矿企业矿产铜产量,预计 2023- 2025 年该 37 家铜矿企业矿产铜中枢产量分别为 2039、2114、2145 万吨、同比增速分别为 5.7%、 3.7%、1.5%。23-24 年铜矿将进入新一轮投产周期,该轮扩产周期也主要由 2017-2019 年资本支 出叠加疫情影响致使部分存量扩产及增量项目产能集中释放所致。预计 23-24 年本轮投产周期也 将接近尾声,2024-2025 年开始铜供给增量将逐步减少。
(2)其他矿山
扣除以上 37 家主流矿山权益产量后,预计 2023-2025 年全球其他矿山新增矿铜中枢产量或分别 33.7、37.2、37.2 万吨。根据公司官网以及 SMM 资讯,2021 年新增矿山主要为秘鲁的 Mina Justa 矿山、博兹瓦纳的 Khoemacau 铜矿和俄罗斯的 Udokan 铜矿及 Tominsky 铜矿。扣除以上 37家主流矿山权益产量后,预计 2023-2025年全球其他矿山新增矿铜中枢产量或分别 33.7、37.2、 37.2 万吨。
(3)合计
预测 2023-2025 年全球矿产铜中枢产量分别为 2314、2393、2423 万吨,同比增速为 5.5%、 3.4%、1.3%。根据 ICSG 数据,2022 年未统计到的矿山总产量为 241 万吨,假设未来三年这些 矿山产量基本不变。在此基础上,结合 37 家主流矿山和其他矿山规划产量数据,我们预测 2023- 2025 年全球矿产铜中枢产量分别为 2314、2393、2423 万吨,同比增速为 5.5%、3.4%、1.3%。 综上所述,预测 23-25 年全球精炼铜中枢产量分别为 2683、2761、2791 万吨,同比增速或达 4.6%、2.9%、1.1%。我们按照 98%的比例(2022 年)将矿产铜折算成原生精炼铜产量,并假设 再生精炼铜 23-25 年产量不变,预计 23-25 年全球精炼铜产量中枢分别为 2683、2761、2791 万 吨,同比增速或达 4.6%、2.9%、1.1%。

2)铜价预测: 库存周期&金融周期交织背景下,我们预计铜价或继续延续“N”形走势,23H2-24 年有望走出 “V”形走势。整体来看,我们认为随着美国紧缩周期步入后半段,美元指数代表的金融属性影 响权重有所走弱,同时连续加息背景下经济衰退效应正逐步显现,在需求随库存周期下行承压, 供给或短期放量背景下,铜价近期震荡周期下行趋势较为确定。 但随着美联储降息预期逐步提升以及库存周期进入主动补库阶段,我们认为经济复苏预期或将逐 步增强。中性预测铜价或于2023年年底将随着库存周期进入主动补库阶段及美元指数走弱出现一 定回升,形成“V”形走势,2024 年,在全球经济改善预期及铜供给长期偏紧预期的背景下,铜 价或受商品周期及金融周期双击出现明显回升。
1.3 锂:锂价反转动能不足,或延续下行趋势
1.3.1 价格复盘: 高位回落后走出小波反弹
碳酸锂价格高位回落,近期有所反弹。锂作为新能源领域关键金属,22 年底碳酸锂价格一度冲高 至 56 万元/吨,后高位回落,年内最低跌破 18 万元/吨,降幅显著。进入 5 月份后,碳酸锂价格重 新反弹至接近 30 万元/吨,回归至 2021 年以来价格均值水平。
锂价阶段性触底反弹能否持续?在锂价走出腰斩走势后,5 月份的锂价反弹值得关注。对于锂价 的反弹,我们需要判断碳酸锂价格的下跌背后究竟是阶段性调整还是基本面供需所决定,从而形 成对于本次锂价反弹形式的判断。
1.3.2 基本面:23-24 年供过于求,锂价仍承压
需求端,预计 23-24 年全球锂需求(以 LCE 计)分别为 96、131 万吨,同比增速分别为 8.3%、 36.3%。工业领域以 2021 年为基数,我们沿用 2023 年度投资策略中玻璃和陶瓷、润滑脂、冶金、 空气处理、其他分别 2%、3%、6%、3%、0%的年增速假设。
锂电需求具体而言,基于 23-24 年全球新能源汽车 1400、1800 万辆销量,以及正极材料/电池出 货量、LFP 在动力和储能占比的假设,预计全球 23-24 年全球正极出货量或达 1376、1958GWh, 对应全球锂电碳酸锂需求量分别为 83、118 万吨,同比 9%、42%。
供给端,预计 2023-2024年全球锂供应量或达106.1、145.2万吨,绿地项目进度普遍不及预期, 棕地扩产项目具备供给弹性。23 年供给普遍下调指引,一方面由于部分绿地项目如 Manono、 SDLA、李家沟、江特电机茜坑等项目行政审批受阻,另一方面由于部分项目建设或扩产进度慢 于预期,如赣锋锂业 Cauchari-Olaroz 一期、Marion 二期等。但也需要注意供给端的风险,部分 棕地项目的扩产决策和进度或跟随锂价相机抉择,为 24-25 年的供给留有余地,如 Wodgina 四期、 Greenbushes 三期和四期、皮尔巴拉三期和四期、Cauchari-Olaroz 二期。

盐湖方面,预计 23-24 年全球主要盐湖碳酸锂产量分别为 44.5、54.6 万吨。23-24 年增量主要来 自 SQM 的 Atacama 盐湖,以及赣锋锂业的 C-O 盐湖、Livent 的 H-M 盐湖,以及国内盐湖项目。
硬岩锂矿方面,预计 2023-2024 年全球主要硬岩锂矿碳酸锂产量分别为 51.1、76.2 万吨。一方 面,澳大利亚主流矿山在 2023-2024 持续扩产或复产,如 Mt Marion、Pilgangoora、Wodgina。 另一方面,澳洲之外,尤其是中资投资的非洲新型矿山也陆续于 23 年底开始释放产能,如中矿资 源 Bikita、盛新锂能萨比星、华友钴业 Arcadia 等。国内方面由于矿山采选证等流程审批进展低于 预期,增量贡献较少。
锂云母方面,预计 2023-2024 全球锂云母矿碳酸锂产量分别为 10.4、14.4 万吨。一方面从矿端到 冶炼的一体化企业如永兴材料、飞宇新能源均在进行项目扩建;另一方面,电池厂商开始入局宜 春锂云母项目,未来两年内也有明显增量释放。
中期维度,预计 23-24 年全球碳酸锂需求持续过剩,锂价中期承压。根据以上测算,2023 和 2024 全球锂资源(供给-需求)/需求分别为 10.0%、10.5%,23 年与 24 年处于供过于求。分半 年度来看,23 年上半年需求整体较为疲弱,导致碳酸锂过剩明显,而下半年需求的好转预计供给 过剩幅度将有所收窄。
23 年 1-4 月需求低迷,全年供给宽松已基本定调,24 年或仍存变数。23 年前 1-4 月我国三元和 LFP 正极材料产量约 227GWh,参考 22 年我国三元和 LFP 正极材料占全球 71%出货量的比例,全球 23年前 4月三元和 LFP正极材料产量仅约 318GWh。而 24年若新能源汽车销量能达近 2000 万辆,则碳酸锂或处于紧平衡,对锂价将起到支撑。
1.3.3 周期位置:尚处下行初期,资源端利润仍丰厚
产业链整体去库抛售,碳酸锂年初以来最低跌破 18 万元/吨。22 年 9 月以来我国新能源汽车销量 增速出现明显下滑,带动产业链开始去库,截至 23 年前 1-4 月我国动力电池产量装机比整体趋于 高位约 1.8 倍,动力电池厂商库存压力仍然不小。正极材料厂商产量也自 22 年底显著回落,并主 动去库。
进口精矿成本仍然高企,4 月进口价格折合碳酸锂成本仍在 30-40 万元/吨,冶炼厂挺价意愿较强。 我国进口精矿生产碳酸锂规模较大,23 年 4 月锂精矿进口 29 万吨,折合碳酸锂约 3.8 万吨(按 5.5%锂含量计算),由于进口精矿成本仍然高企,按 4 月进口精矿价格 4951 美元/吨,折碳酸锂 成本或在 30-40 万元/吨,冶炼厂惜售挺价意愿较强。因此在下游碳酸锂库存停止下降后,碳酸锂 也迎来了反弹,截至 5 月 23 日反弹至 29.2 万元/吨。

冶炼厂库存高企,减量和降价压力开始传导至矿端。上游冶炼厂持续被动累库,截至 22 年 4 月末 碳酸锂库存高达 6.5 万吨。而 23 年 5 月我国三元和 LFP 正极材料产量分别为 4.9、7.8 万吨,折 合碳酸锂总需求约 3.9 万吨,上游冶炼厂库存相当于下游约 1.7 个月的消耗量,库存压力较大。与 22 年 4 月进口精矿量价均是环比上升不同,23 年 4 月我国进口精矿价格和数量均出现环比下滑, 这也反映了冶炼厂当前面临的经营困境。
矿端利润仍然丰厚,锂价调整难言见底。上一轮周期破产矿山如 Bald Hill、Altura 成本也仅不高 于 900 美元/吨,而 23 年 4 月我国进口澳大利亚锂精矿均价仍然高达 5298 美元/吨,矿端利润仍 然丰厚,仍有较大空间让利。
与上一轮周期不同的是,行业边际成本伴随锂市场规模的扩大或逐渐抬高,或为后续锂价提供支 撑。资源安全下锂云母资源相继开发,电池厂如宁德时代、国轩高科为保证供应链安全在宜春地 区进行锂云母的开采和选冶,但锂云母本身品位较低,宁德时代和国轩高科新入局者的云母矿品 位相对于永兴材料、九岭锂业等更低,或成为这一轮周期的高成本产能。
二、新材料:AI 产业链蓄势待发,相关金属材料将迎 发展机遇
2.1 AI:算力需求指数级增长,相关服务器出货量 22-26 年 CAGR 或达 10%
OpenAI 推出 ChatGPT,使得生成式 AI 获得广泛关注。AIGC,全名“Artificial Intelligence generated content”,又称生成式 AI,意为人工智能生成内容,如 AI文本续写,文字转图像的 AI 图、AI 主持人等,都属于 AIGC 的应用。ChatGPT 是由 OpenAI 公司在 2022 年 11 月 30 日发布 的一种聊天机器人模型,是由人工智能技术驱动的自然语言处理工具。ChatGPT 推出 5 天后即在 全球获得一亿用户,成为史上用户增长速度最快的消费级应用程序。
微软、Alphabet、百度等科技巨头积极布局 AI 领域。2023 年 1 月末,与 OpenAI 有着长期合作 关系的微软对 OpenAI 投资 100 亿美元,扩大合作关系。随后微软宣布其旗下所有产品全线整合 ChatGPT,搜索引擎 Bing 和 Edge 浏览器支持人工智能。此外,谷歌的母公司 Alphabet 推出聊 天机器人 Bard,百度推出大语言模型“文心一言”,全球科技巨头纷纷布局 AI 领域。
ChatGPT 的参数量或达千亿级、预训练数据量或达百 TB 级。早在 2018 年,OpenAI 就推出 GPT1 自然语言处理模型可以实现问答,撰写文章、代码等功能。从初代 GPT 发展到 2020 年的 GPT3 再到基于 GPT3.5 的 ChatGPT,其模型的参数量和预训练数据量在以指数形式上升。具体 来看,OpenAI2018 年发布的 GPT1 的参数量约为 1.17 亿,而到了 2020 年的 GPT3,参数量达 到了 1750 亿,预训练数据量(语料库)也由 5GB 提升到了 45TB,数据增量相当庞大。根据 ChatGPT 产品的自述,其参数量或达千亿级,预训练数据量或达百 TB 级,即 10 万 GB 左右。

算力需求指数级增长,大规模机器学习模型使增长斜率更加陡峭。伴随模型升级,算力需求持续 提高:2010 年之前,训练算力的增长率符合摩尔定律,约每 20 个月翻一番;2010 年深度学习来 临,训练算力的增长率大幅度提升,大约每 6 个月翻一番;2015 年末,随着许多公司开始开发大 规模的机器学习模型,对训练算力的要求提高了 10 到 100 倍。ChatGPT 是由 GPT-3 微调得到的 一个聚焦于对话交互的过渡版本。GPT(Generative Pre-trained Transformer,生成式预训练语 言模型)系列模型是一种基于互联网可用数据训练的文本生成深度学习模型,完成文章生成等任 务并不需要有监督学习进行模型微调,但需要大量的数据、参数以及强大的算力支撑。GPT-3 在 微软提供的 AzureAI 超算基础设施(由 V100GPU 组成的高带宽集群)上进行训练,总算力消耗 约 3640PF-days(即每秒一千万亿次计算,运行 3640 天)。ChatGPT 的持续升温为 AIGC 带来 全新增量,对 AI 模型训练所需要的算力支持提出了更高要求。ChatGPT 近日因访问量过大而出 现限流、宕机,也体现了 AI 算力对于 ChatGPT 的重要性。
中国加速服务器市场绝大多数为 GPU 加速服务器。国际数据公司(IDC)数据,2022 年加速服 务器市场规模达到 67 亿美元,同比增长 24%。其中 GPU 服务器依然是主导地位,占据 89%的市 场份额,达到 60 亿美元。NPU、ASIC 和 FPGA 等非 GPU 加速服务器虽然在某些特定计算上效 率更高,但目前这些芯片的使用场景比较单一,市场规模还较小,市场份额合计占比 11%左右。 预计至 2027 年中国加速服务器市场规模将达到 164 亿美元。
2.2 AI 带动新一轮数据中心建设,相关硬件和基础设施带动金 属材料需求
全球数据中心产业蓬勃发展,预计 2022 年全球产业规模将达 1308 亿美元。全球数据中心产业蓬 勃发展,数据中心形态从计算中心、信息中心、云中心加快向算力中心演变,以融合新技术推动 数据中心整合、升级、云化为主要特征,主要由发达国家引领,在全球各大核心城市集群化发展, 并不断向外辐射。据《中国数据中心产业发展白皮书(2023 年)》预测,全球数据中心产业规模 在 2022 年将达到 1308 亿美元,总体逐步进入成熟期。 2019 年后全球数据中心产业步入算力中心阶段,云计算、大数据、AI 等促进行业增速上行。全 球数据中心产业先后经历计算中心、信息中心、云中心三个发展阶段,2019 年后开始步入算力中 心阶段。云计算、大数据、AI、物联网等新数字技术的加速发展,显著驱动了数据云存储及智能 算力需求的增长,促使数据中心增速迎来逆势上扬,2019-2022 年复合增长率约 20%。该阶段数 据中心产业用户需求开始转向绿色化、智能化的算力解决方案,依托敏捷运营和精细管理,主打 “绿色数据中心+智算云”一体化解决方案的第三方 IDC 服务商快速发展。

AI 算力中心包含服务器、机柜等计算机硬件设施,以及 UPS 及供电、散热等基础设施。AI 算力 中心与数据中心整体结构类似,包含一整套复杂的设施,主要由基础设施、硬件设施、基础软件 和管理支撑软件构成。硬件设施包含服务器、机柜等计算机硬件,基础设施包含 UPS 及供电设施、 散热设施等。其中服务器是各类数据中心等算力基础设施的基本单元和核心,是实际提供算力的 核心。
各种金属材料被广泛应用于 AI 算力中心及相关产业链中,数据中心建设或将推动金属材料需求。 服务器是 AI 算力中心的算力核心,其中的电路板上放置有大量的主动、被动的元器件,以及连接 电路所用的引线框架、锡焊料,需要使用各类金属材料。服务器机柜为电子设备正常工作提供相 适应的环境和安全防护,框架和盖板为铝质或钢质的板材。服务器的散热系统要求较高的热量传 递效率,其中的液冷板、均热板等零部件需要使用铜合金、铝合金材料。在供电设施方面,UPS 中的逆变器需要软磁材料做变压器,而电网侧特高压线缆则需要铝绞线。因此,数据中心建设及 服务器制造或将推动金属材料需求。
2.3 服务器主板:AI 或带动芯片电感、引线框架、锡焊料等金 属材料产品升级和用量提升
2.3.1 芯片电感:每台 AI 服务器用量或 280 个,对应价值量或约 1218 元
CPU 和 GPU 的供电模块通常包含电容、电感、MosFET 管及 PWM 芯片四类元件。数据中心大 部分电子元件都是由低压直流电源驱动运行的,供电模块的主要作用是调压、稳压以及滤波,以 此让 CPU 或者 GPU 获得稳定、纯净且电压合适的电流。CPU 和 GPU 的供电模块采用开关电源 (Switch Power),通过控制开关管开通和关断的时间和比率,维持输出电压稳定。开关电源供 电模块通常由电容、电感、MosFET 场效应管以及 PWM 脉冲宽度调制芯片四类元件组成。由于 在开关电源供电电路中,电感与电容需要在短时间内进行上万次的充放电,因此它们的品质将直 接影响开关电源供电电路的性能表现。
CPU 及 GPU 供电电路将多个电感并联使用。CPU 及 GPU 通常采取多相供电,即多个单相供电 回路并联,这是由于 CPU 及 GPU 芯片要求低电压、高电流的供电方案。以华硕 GTX680 系列显 卡为例,设计功耗为 195W,按 GPU 供电占整卡供电 70%计算,GPU 的设计功率为 137W,以 运行电压 1.1V 计算,相当于 124A 的电流,如采用单相供电的话,则单体电感将承受 100A 以上 的电力,电感的尺寸会比较大。因此 CPU 及 GPU 都需要采用多相供电的方式,来分摊每一路供 电的负载,即多个芯片电感并联使用。
每台 AI 服务器需要约 280 个芯片电感,对应价值量约为 1218 元。HGX A100 是 NVIDIA 推出的 专为 AI、仿真和数据分析的服务器,每台 HGX A100 配置 8 个 GPU 和 2 个 CPU。根据搭载 A100 GPU 的 SXM4 Module,每个 GPU 需要至少 28 个芯片电感。CPU 与 GPU 的供电电路在技术和 原理上没有本质差别,因此,每台 HGX A100 服务器合计需要 280 个芯片电感为 CPU 和 GPU 供 电。Vishay 生产的 IHLP 系列铁氧体电感可被应用于计算机、服务器等场景,根据 Digi-Key 官网 其批发价为 4.35 元/个,则每台 HGX A100 所需芯片电感的价值量约为 1218 元。
随着芯片功率逐渐提升、工作电流逐渐增大,合金软磁芯片电感比传统铁氧体电感承受更大电流、 节省空间。英伟达 2016-2017 年发布的 P100 和 V100,其最大功率均为 250W,至 2022 年 3 月 发布的 H100 GPU 加速器,其工作频率已提升至 350W,随着 GPU 加速器性能逐步提升,其最 大功率也在逐渐增大。CPU 和 GPU 通常采取低电压供电,要求电压从 24V 或更高降低到 1V,传 统铁氧体芯片电感的 Bs 值较低(0.3-0.5 特斯拉),合金软磁芯片电感的 Bs 为 0.8-1.6 特斯拉, 因此在相同的工作条件下,软磁粉的体积可以比铁氧体小 70%。另一方面,由功率=电压×电流 可知,在电压下降同时电流相应要提升十多倍,软磁粉的特点是可以承受大电流、大功率。随着 CPU 和 GPU 的功率逐渐提升、工作电流逐渐增大,如果采用传统的铁氧体芯片电感则需要并联 更多的数量,而软磁粉可以承受大电流,以相对较少的数量即可完成大电流供电,通过提高元器 件工作效率的方式节约 PCB 电路板的空间。

铂科新材的金属粉芯电感可广泛应用于服务器、GPU、FPGA 等领域,未来空间广阔。铂科新材 基于多年来在金属软磁粉末制备和成型工艺上的深厚积累,区别于传统一体成型工艺,采用独创 的高压成型结合铜铁共烧工艺,研发出具有行业领先性能的芯片电感,可广泛应用于服务器、通 讯电源、GPU、FPGA、电源模组、笔记本电脑、矿机等领域。随着近年来 AI 人工智能等新技术 的爆发式发展,算力将成为 AI 的核心基础底座,预计未来市场前景非常广阔。
2.3.2 引线框架:每台 AI 服务器用量或 20 只,对应价值量或约 334 元
半导体引线框架具体是指集成电路的芯片载体,是一种借助于键合材料(金丝、铝丝、铜丝)实 现芯片内部电路引出端与外引线的电气连接,形成电气回路的关键结构件,它起到了和外部导线 连接的桥梁作用,绝大部分的半导体集成块中都需要使用引线框架,是集成电路封测的重要基础 材料。
全球半导体引线框架的市场规模预计 29 年可超 350 亿元,复合年增长率达 6.9%。根据 Fortune Business Insights 显示,2022 年全球半导体引线框架市场规模达 33.3 亿美元,预计 2029 年市 场规模将增长到 53.2 亿美元,复合年增长率达 6.9%,折合人民币 22 年为 223.98 亿元,29 年可 达到 357.83 亿元(按照 2022 年人民币兑美元汇率为 6.7261);根据集微咨询和智研瞻产业研 究院统计数据,我国引线框架市场规模从 2015 年的 66.80 亿元增长至 2021 年的 90 亿元,预计 到 2024 年市场规模达到 120 亿元,市场空间较大。
蚀刻法工艺生产技术门槛高,更适用于高端 AI 服务器。引线框架的生产过程中需要根据所封装 芯片的面积、厚度、功能、引脚布局,相对应的设计出线宽及线距为几十微米的精细电路图案。 根据新恒汇电子股份招股说明书显示,引线框架的生产需要在 0.1mm 厚度的金属原材料(最常 用的材料是高纯度铜箔)上,根据设计好的电路图案进行高精度的刻画。冲压引线框架主要通过 使用模具靠机械力作用对金属材料进行冲切,形成复杂电路图案。虽然生产成本较低,但加工精 度较为有限,无法满足高密度封装的要求。因此,对于微细线宽与间距所用的引线框架通常只能 通过蚀刻方法加工而成,主要采用光刻及溶解金属的化学试剂从金属条带上蚀刻出图案。依据康 强电子招股书显示,根据国际的生产经验,100 脚位以上的引线框架产品适合采用蚀刻型生产工 艺,100 脚位以下的引线框架产品适合采用冲制型生产工艺。
单台 AI 服务器所需 20 个引线框架,对应价值量为 333.8 元。根据艾邦半导体网显示,引线框架 总量 = 芯片总量*单个芯片所需引线框架;根据 EETOP 显示,一般芯片是通过键合线连接到两个 引线框架上,两个引线框架再连接到 PCB 上;根据新恒汇招股书显示,由于不同型号的蚀刻引 线框架的尺寸规格差异很大,一般用条(大约 7cm 宽 20cm 长)为单位,一条蚀刻引线框架会因 为芯片大小导致规格不同,可能包含几十到数万颗引线框架,故我们选取蚀刻引线框架的平均销 售价格 16.69 元/条。上文曾介绍,单台 AI 服务器平均配置 8 个 GPU 加 2 个 CPU,故我们假设 单台 AI 服务器所需芯片 10 个,计算可得,单台 AI 服务器所需 20 个引线框架,对应价值量为 333.8 元。 铜合金占引线框架比例超过 80%。引线框架的上游行业主要是铜合金带加工行业,通过康强电子 招股书披露,由于铜基材料具有导电、导热性能好,价格低以及和环氧模塑料密着性能好等优 势,当前已成为主要的引线框架材料,其用量占引线框架材料的 80%以上。

后摩尔时代,封测产业重要性不断提升,关键合金带材的要求日趋严格。中国半导体协会封装分 会当值理事长郑力曾在《中国半导体测封产业现状与展望》演讲中提到:“半导体先进封装,或 者说芯片产品制造,可能成为后摩尔时代的重要颠覆性技术之一,特别是后道成品制造在产业链 中的地位愈发重要,有望成为集成电路产业新的制高点。” 随着半导体封装技术的不断发展,对引线框架材料的需求更趋于小型化,轻薄化方向,对关键部 位的合金带材的要求也日趋严格,要求带材厚度不断减小,封装密度不断增加,引脚密度的增 加,更高的表面质量要求。铜带及加工后框架表面有凹坑、凸起缺陷,将直接影响键合的牢固程 度。未来,随着半导体封装技术向小型化驱动,进一步带动半导体封装引线框架材料减薄,材料 厚度从原先 0.254mm 发展到 0.1mm,对材料工艺提出严苛要求。 博威合金在引线框架所需的铜合金材料中做出巨大贡献。通常,在生产制造半蚀刻材料时,铜带 表层跟内部的应力分布不均匀,会导致翘片。针对这一痛点,博威合金通过工艺制程提升与改 善,使材料有优异的平整度和分布均匀的内应力,研发出能够应用在不同场景下的材料。例如 boway 18090 在霍尔器件、boway18070 在分立器件、boway 19400、boway 70250 在集成电路 的应用场景的解决方案。
A、 冲压材料:要求更加精细的 pitch 针加工
随着引线框架的封装密度不断增加,在同一个片上,集合了越来越多的引线框架单元,这便要求 材料需要有更加精细的 pitch 针加工。如何理解呢?封装密封增加,会要求键合区域面积增加, 从而要求更高级的铜带表面质量;片宽的增加,需要材料具有优异的侧弯来保证高速的冲压工艺。 引线框架在封装的时候,起到键合丝从芯片把信号引到框架上的作用。那键合丝的直径通常在 20-50 微米。如果铜带表面或框架表面有凹坑、凸起缺陷,将直接影响键合的牢固程度。 根据博威合金官方公众号介绍,在表面质量这块,博威合金也标准化了引线框架应用方面的表面 质量等级,分为 LFX、LFQ、PSQ 这三种,对材料最大粗糙度、平均粗糙度、以及材料表面凹陷 及凸起个数等,有一套严格的要求规范。
B、 蚀刻框架材料:更高级的铜带表面质量
对于蚀刻框架材料,引线框架会要求片宽逐步加宽,对铜带的宽度尺寸要求达到 300-450 毫米, 而随着封装宽度增大,密度增加,键合区域更多,就需要更高级的铜带表面质量。蚀刻加工后有 一个半蚀刻工艺,要求蚀刻加工后有优异的平面度。通常,铜带的制造会导致铜带表层跟内部的 应力分布不均匀。所以,当我们做半蚀刻,内应力的不均匀会导致翘片。这一点,博威通过采用 特殊工艺,使得材料有优异的平整度和分布均匀的内应力。
2.3.3 锡焊料:预估 AI 服务器消耗锡或 0.8-1.7kg/台,价值量或约 166- 342 元/台
锡作为典型的“AI”金属,在 AI 服务器 PCB 中具有广泛的应用。参考东方证券电子组发布于 2023 年 4 月 7 日的《AI 系列报告之 PCB:AI 算力需求增长,服务器 PCB 厂商受益》一文介绍, PCB 是服务器的重要组成部件,是承载服务器运行的关键材料,AI 服务器出货量的大幅增长也使 得服务器 PCB 市场规模迅速扩容,锡作为典型的“AI”金属,在 AI 服务器 PCB 中具有广泛的应 用,如在 PCB 电路板加工中,蚀刻线路有用到镀锡工艺、在表面处理中有喷锡及沉锡工艺、电路 板贴片时需刮锡膏工艺及后焊需用到锡线焊接等。 参考《广德今腾电子科技有限公司年产 12 万平方米印制电路板及 SMT 产线项目环评报告》,在 PCB 线路板生产过程中,锡通常用在化学镀锡(化锡药水)、喷锡(锡条)、电镀锡(锡球及硫 酸亚锡)及 SMT 生产(焊锡膏、焊锡丝)等环节。其中镀锡的目的是用作后续碱性蚀铜时的抗蚀 剂,镀锡溶液为光亮硫酸镀锡,溶液中的主要成分是硫酸亚锡(SnSO4)、硫酸和少量添加剂。此 外焊锡膏、焊锡丝也是 SMT 芯片生产加工中不可缺少的加工材料,尤其随着电子元器件体积越来 越小,技术要求越来越精密,电子焊接辅料锡膏、锡条和锡线的应用也越来越广。
据测算,我们预计传统服务器 PCB 线路板生产单位耗锡量约为 0.3kg/m2。一般而言,电子产品 功能越复杂、回路距离越长、接点脚数越多,PCB 所需层数亦越多,据《四川省华兴宇电子科技 有限公司印制电路板制造项目环境影响报告书》介绍,服务器 PCB 板多在 8 层乃至 10 层以上。 因此我们选取《广德今腾电子科技有限公司年产 12 万平方米印制电路板及 SMT 产线项目环评报 告》(产能结构中≥8 层板占比 60%)作为参考,测算 PCB 生产锡单耗约为 2.88 吨/万 m2,折合 约 0.29kg/m2。

通过对比分析,我们认为随着 PCB 层数增多,平均每层锡单耗有所减少,但整体锡单位面积耗 锡量有所增加。我们以《遂宁美创电子有限公司 PCB 线路板生产线项目环评报告》(产能:双面 板 20 万 m2 /a,多面板 10m2 /a)及《创蓝世纪 PCB 电路板生产线项目环境影响报告表》(产能: PCB 双层 36 万 m2 /a,4 层 21 万 m2 /a,6 层 3 万 m2 /a)等公司为例,前者锡单耗量约为 0.99 吨/ 万 m2,后者锡单耗约为 1.48 吨/万 m2,相较于前文提到的广德今腾电子年产 12 万平方米印制电 路板项目单耗具有较为明显差距。此外我们也通过比较重庆特顺电子、池州市贵恒电子科技以及 广德今腾电子等公司发现,随着 PCB 层数增多,平均每层锡单耗有所减少,但整体锡单位面积耗 锡量有所增加。
通过敏感性分析,我们中性预估 AI 服务器 PCB 线路板单位面积耗锡量约为 0.8—1.1kg/m2。参 考前文,高端服务器 PCB 层数约为 28-46 层,考虑到 AI 等高端服务器仍有部分低端 PCB 板,因 此我们选取 28 层 PCB 板作 AI 服务器 PCB 板的测算基准。但由于目前并无 28 层 PCB 板相关环 评报告,因此我们通过上文不同项目的单层耗锡量变化来测算 28 层 PCB 板的单位用锡量。 以创蓝世纪与广德今腾电子为例,随着层数增加 113%,平均每层耗锡量下降了约 9%,若我们假 设随着层数增加,单层耗锡量仍保持该速度,则预计 28 层 PCB 板的单层耗锡量相对广德今腾电 子项目将下降 36%。但我们通过分析比较不同公司环评报告认为,虽然随着层数增加,单层耗锡 量在不断下降,但下降速度并非完全一致,因此我们通过对下降速度进行敏感性分析,进而推算 28 层 PCB 板的单层耗锡量。此外考虑到随着层数增加,单层耗锡量的下降速度有所收敛,因此 我们选取-9%至-3%作为中性预测区间,则预计平均每层锡单耗约为 0.298 吨/万 m2—0.410 吨/万 m2,28 层 PCB 线路板单位面积耗锡量约为 0.8—1.1kg/m2。
此外我们预计每台 AI 服务器 PCB 面积约 1-1.5m2,单台 AI 服务器耗锡量约为 0.8—1.7kg,若按 2023 年 5 月 31 日锡价 20.7 万元/吨计算,单台价值量约为 166-342 元。参考 2023 年 5 月电路板 智造《预计服务器PCB市场规模在2026年可达到132.94亿美元》一文,根据Prismark的数据, 2021 年 PCB 8-16 层板的价格为 456 美元/平米,而 18 层以上板的价格为 1538 美元/平米,折合 约 3142、10597 元/平米。此外据电路板智造《AI 服务器 PCB 价值量提升,厂商持续加码 FCBGA 封装基板》一文介绍,目前训练服务器 PCB 多采用 18-20 层 M8 板,推理型服务器 PCB 多 采用 14-16 层 M6 板,AI 服务器 PCB 整体价值量约 1 万-1.5 万元,因此我们预计每台 AI 服务器 PCB 面积约 1-1.5m2,同时依据前文单位耗锡量数据,我们预计每台 AI 服务器耗锡量约为 0.8— 1.7kg,单台价值量约为 166-342 元。
2.4 散热:算力提升带动液冷散热需求,单台服务器冷板式液 冷设备价值量或约 2.4 万元
AI 将带动数据中心功率密度持续提升,而这也带来了散热的困扰。这一趋势主要来自两方面,一 是从应用层面来看,计算密集型应用场景的激增,加上云业务广为互联网头部企业采用,导致承 载这些应用负载的服务器设备功耗大幅增加;二是来自 IT 硬件层面,为了满足高算力负载需求, 通过单机架叠加多核处理器提高计算密度,导致了 IT 硬件的处理器功耗显著增加,也使得单机架 功率密度越来越高。根据《数据中心液冷技术应用研究进展》一文,例如英特尔上一代的 SandyBridge 功耗为 135W,最新一代的 SKYLAKE 功耗达到了 240W,按照高密度服务器 1U 高 度4块 CPU 计算,则 1U 服务器的散热量可以达到 960W,常规 42U 机柜的散热量高达 40.3k W-50.4kW。 节能减排下政策有望加速高效散热方案渗透。PUE 是评价数据中心能源效率的指标,是数据中心 消耗的所有能源与 IT 负载消耗的能源的比值,越接近于 1,表示一个数据中心的绿色化程度越高。 采用液冷散热方案的数据中心 PUE 比采用风冷的常规冷冻水系统降低 0.15 以上,可让有限的能 源更多分配给算力,从而降低运行成本,增加算力产出。

相比于风冷和间接液冷,直接液冷散热系统的散热效果,在散热面优势非常明显,但是直接液冷 系统的组建和运维条件也非常苛刻。根据《数据中心服务器间接液冷散热系统设计及经济运行研 究》和《间接液冷散热水冷板的数值模拟与优化设计》文献,主要体现在以下方面:①依赖高效 先进的液体密封技术避免液体泄漏;②需要及时排掉封闭空间内渗透的空气和湿气;③由于冷却 剂通常需要被泵送到服务器周围,需要泄漏检测系统保障工作人员和设备的安全。所以受到成本、 可靠性等方面的制约,直接液冷散热方案并没有大规模应用。
贵州大型一体化算力项目单台服务器冷板式液冷设备价值量约 2.4 万元。参考全国一体化算力网 络国家(贵州)主枢纽中心项目,其计划共上电 318 个算力机架,2544 台服务器,建设总算力达 274P,总分布式存储达 45P,液冷设备采购第一中标候选人投标价约 6000 万元,单台服务器设 备价值量约 2.4 万元。
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