GPU中的关键矿产：从芯片核心到系统级供应链的全面解析- 大数跨境

稀土产业研究

2026-10-11

在人工智能浪潮推动下，NVIDIA等公司的图形处理器（GPU）已成为数据中心和高性能计算的核心。然而，这些芯片背后依赖的不仅是先进的半导体制造工艺，还有一系列关键矿产的稳定供应。尽管NVIDIA并不公开完整的元素物料清单，导致无法精确验证每种矿产的具体用量，但结合其冲突矿产报告、半导体工艺研究、数据中心矿物分析以及相关拆解研究，我们仍能清晰梳理出GPU及其配套系统中涉及的关键矿产。这些矿产的供应链高度集中，尤其是精炼环节，构成了现实的战略风险。

首先聚焦于GPU芯片本身。GPU的核心是硅基先进逻辑芯片，通常由台积电等代工厂生产。硅是最基础的材料，作为高纯度晶圆的基底，支撑起数十亿个晶体管。在先进工艺节点中，钨扮演着不可替代的角色，主要用于接触插塞、通孔填充和互连层，因为它能在高温下保持稳定并实现可靠的电气连接。钽则出现在电容器的电介质以及扩散阻挡层中，帮助提升电容性能并防止金属扩散。钴用于部分互连和接触层，而铜则是后端金属互连的主力，负责高效传导电流。此外，镓和锗虽不直接构成主逻辑核心，但常出现在辅助的化合物半导体器件中，例如用于电源管理或射频相关功能的氮化镓和砷化镓结构。铟在某些电极和光子学相关应用中也有涉及，铪则用于高介电常数栅介质，确保晶体管在极小尺寸下仍能有效绝缘。金、银、钯、铂等贵金属以微量形式出现在键合和触点中，锡则主要用于焊料。需要强调的是，稀土元素在GPU的硅逻辑核心中并没有得到确认使用。

转向封装、印刷电路板以及板卡周边组件，关键矿产的应用进一步扩展。钽、锡、金和钨继续出现在电容器、焊料和连接器中，这些材料被NVIDIA明确纳入冲突矿产尽职调查范围。铜和铝大量用于散热片、均热板和电路板走线，其中铜的用量尤为显著，拆解研究显示其在整卡质量中占据重要比例。银、钯和铂则服务于电路板的导电层和精密触点，确保信号传输的稳定与低损耗。

当视野扩大到完整的AI服务器和数据中心系统时，稀土的角色才真正凸显。稀土并不直接进入GPU芯片，而是集中在系统级组件中。钕铁硼永磁体是最典型的例子，它含有钕、镨，并常添加镝和铽以提高耐热性。这些磁体驱动着风扇电机、液冷泵以及存储设备的电机，是管理GPU巨大发热量的关键部件。中国在稀土开采中占据约七成份额，在加工环节更是高达九成左右，这使得上游供应高度集中，成为NVIDIA供应链中不可忽视的风险点。除此之外，系统层面还依赖大量铜用于电力分配、线缆和散热器，铝用于结构件和散热，锂、石墨和钴则出现在备用电池中，镓和锗也在电源电子与光通信环节发挥作用。

综合来看，GPU供应链中真正高风险的关键矿产主要是钨、钽、钴和镓，以及系统中的稀土磁体。这些材料的战略脆弱性并非来自单颗GPU中微量稀土的质量，而是源于高度专业化的工艺要求、合格供应商数量有限，以及地理上的高度集中，尤其是中国在精炼环节的主导地位。NVIDIA通过负责任矿产政策，对金、钽、钨、锡、钴等材料进行供应链尽职调查，并逐步扩展关注范围，以降低来自冲突地区或高风险区域的潜在影响。

随着人工智能算力需求持续增长，GPU对关键矿产的依赖将进一步加深。理解这些材料从矿山到芯片的完整路径，不仅有助于评估供应链韧性，也为政策制定者和产业界 diversify 供应来源提供了重要参考。未来，如何在保障技术领先的同时降低对单一地区的依赖，将是整个半导体产业面临的长期课题。

【声明】内容源于网络

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