算力提升大势所趋，金属新材料应用渗透加速
思瀚产业研究院    2025-09-30

以AIGC为代表的人工智能应用等新需求崛起，拉动智能算力规模快速增长。2024年，o系列、Llama3、通义千问、R1等大模型不断升级，尤其是DeepSeekR1系列模型的发布，正是基于算法层面的极大创新，对中国乃至全球的人工智能产业带来深刻变革。

IDC最新预测结果显示，2025年中国智能算力规模将达到1,037.3EFLOPS，预计到2028年将达到2,781.9EFLOPS；2025年中国通用算力规模将达到85.8EFLOPS，预计到2028年将达到140.1EFLOPS。2023-2028年期间，中国智能算力规模的五年CAGR预计达到46%，通用算力CAGR预计达到19%。

算力提升导致芯片功率密度激增，发热量和能耗急剧上升，传统材料无法有效散热和高效输电。新材料需具备更高导热性以快速导出热量，同时要求更低电阻和更好绝缘性来减少能量损耗和信号干扰，从而保障芯片稳定运行与能效提升。

1.芯片电感为算力提供重要支撑，金属软磁粉芯对铁氧体替代空间广阔

芯片电感在GPU及CPU的供电模块扮演关键角色，为算力提供重要支撑。芯片电感位于供电模块，主要起到为GPU、CPU、ASIC、FPGA等芯片前端供电的作用，以维持主板和显卡中的各种芯片的正常工作。供电模块通过调压、稳压以及滤波，让GPU、CPU持续获得稳定、纯净及大小电压合适的电流。芯片电感应用领域广泛，包括服务器、通讯电源、GPU、FPGA、电源模组、笔记本电脑、矿机等。

软磁材料是提升芯片电感性能、效率及可靠性的理想选择。软磁材料作为一种信息功能材料，具有较高的饱和磁感应强度与磁导率，较低的矫顽力及各向同性的磁性能，使得软磁材料能有效引导和增强资产，同时在高频应用中减少能量损失和发热，从而提高电感的性能和效率，确保了电感在高电流和广泛频率范围内的稳定性和可靠性。

软磁材料主要分为三类：

1）金属软磁材料，一般应用于频率较低的工频范围；

2）软磁复合材料，以磁粉芯为基体加入不同绝缘物质包覆形成的复合材料，主要用于kHz到MHz的中高频领域；

3）软磁铁氧体材料，一般应用于MHz到GHz的高频范围，如微波环形器。

前期主流的芯片电感主要采用铁氧体材质，未来将逐步被金属软磁粉芯替代。铁氧体软磁凭借其优异的软磁性能、高的电阻率、高的应用频段和低的损耗，成为前期主流的芯片电感材质。伴随电子通讯行业飞速发展，大功率高频计算对UPS、服务器等大功率用电设备的电源端提出了更高性能的要求。但是铁氧体的低饱和磁化强度很大程度影响了铁氧体软磁材料器件的小型化，并且也直接限制了它们在某些偏置场下的应用。金属软磁粉芯由于绝缘层的存在，电阻率较高，同时由于其

2.光通信高速率时代下，催生主流磷化铟、砷化镓芯片衬底需求

光通信产业链中，磷化铟和砷化镓衬底是光芯片的底层材料。从光通信产业链来看，光芯片是决定信息传输速度和网络可靠性的关键，衬底是光芯片的底层材料，起物理支撑、导热、导电等作用，衬底材料的品质也将影响光芯片的参数与可靠性。

磷化铟和砷化镓衬底材料具有高频、高低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等优点，符合高频通信的特点，在光通信领域得到重要应用，其中磷化铟衬底用于制作FP、DFB、EML边发射激光器芯片和PIN、APD探测器芯片，主要应用于电信、数据中心等中长距离传输；砷化镓衬底用于制作VCSEL面发射激光器芯片，主要应用于数据中心短距离传输。

高速率时代下，砷化镓和磷化铟衬底市场规模将稳步增长。算力需求的持续爆发，驱动光模块向更高速率演进，无线前传光模块已从10G向25G/50G/100G升级，电信与数通光模块也进入200G、800G乃至1.6T阶段，对磷化铟和砷化镓衬底的材料性能提出更高要求。砷化镓和磷化铟衬底在光通信领域的市场需求有望进一步扩大，从而带动市场规模增长。

根据Yole测算，2019年全球砷化镓衬底（折合二英寸）市场销量约为2,000万片，市场规模约为2亿美元，预计到2025年市场销量将超过3,500万片，市场规模将达3.48亿美元，2019-2025年CAGR达10%。2026年全球磷化铟衬底（折合二英寸）预计销量为128万片，市场规模为2.02亿美元，2019-2026年CAGR分别为14%/12%。

此外，在高速率光通信和智算网络发展中，共封装光学（CPO）等先进互连架构以及光交换技术的实现，依赖于采用光学芯片组装（OCA）等工艺制造的、磷化铟基的高性能光引擎。这些技术共同推动了低功耗、高带宽光互联的发展，进一步拓展了磷化铟在下一代智算网络中的关键应用场景。

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