国金基础化工陈屹｜AI系列专题

作者：陈屹

摘要

■ 投资逻辑

英伟达高性能芯片推动AI领域高速发展，需求性能更强的高频高速树脂材料。英伟达在2024年GTC大会上发布了其Grace Blackwell超级系列芯片产品GB200，搭载了36个GB200芯片的服务器NVIDIA GB200 NVL72，可使世界各地的机构都能够在万亿参数的大语言模型（LLM）上构建和运行实时生成式AI。并且该服务器相比于上一代DGX H100，对于LLM推理工作负载，GB200 NVL72平台最高可提供30倍的性能提升，而其成本和能耗最低可降至1/25。英伟达超级芯片的推出，将成为新一轮工业革命的引擎，实现AI赋能各行各业的预想，推动AI领域的高速发展。树脂材料是芯片零部件覆铜板的主要上游原材料之一，而介电性能中的介电常数Dk与介电损耗因子Df是衡量树脂材料性能的主要指标之一。高性能芯片要求其应用的树脂材料拥有更低的Dk及Df，当前能够满足这些条件的高频高速树脂主要包括聚苯醚树脂（PPO）、改性聚苯醚树脂（PPE）、碳氢树脂（PCH）、聚四氟乙烯树脂（PTFE）等。

云厂商加大AI资本开支催化AI服务器出货量提升，刺激上游PPO等树脂需求。2025年是AI发展的关键之年，众多云厂商纷纷加大资本支出发展AI领域，以阿里巴巴为例，其2024Q4的资本支出317.75亿元，环比增长81.7%，大大超出预期。在不断出台的AI产业链利好政策及加大AI产业投资力度共同催化下，预计2024年AI服务器的全年出货量达167万台，同比增长41.5%。根据测算，预计2025/2026年AI服务器带来的PPO树脂全球需求量为6964/10446吨，合计电子级PPO树脂需求将达到13353/16546吨；AI服务器带来的碳氢树脂全球需求量为1077/1616吨；PTFE树脂全球需求量为476/714吨。

高频高速树脂材料国产化替代布局逐步进行，高端电子级树脂材料壁垒较高国产化进程道阻且长。PPO/PPE树脂国内已有产能布局，上市公司圣泉集团拥有电子级PPO树脂产能1000吨/年已于2024年上半年投产，东材科技5000吨/年的电子级PPO产能在建；电子级碳氢树脂东材科技已有3500吨/年的产能在建，世名科技500吨/年电子级碳氢树脂产能已经建成，圣泉集团正积极布局碳氢树脂研发体系；国内对于电子级PTFE树脂生产研发尚处于初步阶段，未来发展应用领域空间较大。高频高速树脂存在较多壁垒，作为芯片产业的上游原材料，其产品需要经过覆铜板、PCB、终端服务器等多家下游厂商的验证后才能逐步扩大供应，供应商资质较难获得；高频高速覆铜板对于树脂的性能要求较高，除了满足介电常数和介电损耗因子外，对树脂的耐热性、耐磨性等多种性能同样存在较高的要求，单一种类的树脂材料往往难以满足多方向的性能要求，需要针对特定性能进行特定的树脂改性，由此带来较大的技术壁垒。

目录

一、高性能芯片推动 AI 高速发展，刺激高频高速树脂更新换代

1. 英伟达高性能芯片频出，推动 AI 领域高速发展

2. 超级芯片需要搭载高性能覆铜板，刺激高频高速树脂应用种类重心变化

3. 政策及资本开支催化 AI 服务器出货量提升，刺激高频高速树脂需求

二、AI 服务器刺激 PPO 树脂需求增加，行业存在较多壁垒

1. 新一代英伟达服务器带动电子树脂单耗大幅提升

2. 国产化替代逐步推进，产品需下游多方验证壁垒较高

三、国产碳氢树脂着手布局，PTFE 树脂致力技术攻关

1. 电子级碳氢树脂国产化替代正在进行

2. 高纯度电子级 PTFE 树脂是未来技术研发方向

风险提示

正文

一、高性能芯片推动 AI 高速发展，刺激高频高速树脂更新换代

1.1 英伟达高性能芯片频出，推动 AI 领域高速发展

在2024年3月18日的GTC大会上，英伟达便发布了其Grace Blackwell超级芯片系列的GB200，这或将是目前全球范围内最强大的芯片：NVIDIA Blackwell架构GPU具有2080亿个晶体管，通过10TB/s的片间互联，将GPU裸片连接成一块统一的GPU；GB200芯片通过900GB/s超低功耗的片间互联，将两个GPU与CPU相连。通过将36个GB200超级芯片组合在一起构建的NVIDIA GB200 NVL72平台，可使世界各地的机构都能够在万亿参数的大语言模型（LLM）上构建和运行实时生成式AI，并且对于LLM推理工作负载，相较于同样数量的上一代芯片H100，GB200 NVL72平台最高可提供30倍的性能提升，以及其成本和能耗最低可降至1/25。

图表1：英伟达 GB200 NVL72 服务器产品正反面示意图

来源：英伟达官网、国金证券研究所

图表2：英伟达 GB200 超级芯片的双 GPU 与 CPU 结构

来源：英伟达官网、国金证券研究所

图表3：GB200 与 H100 芯片 LLM 推理量性能对比

来源：英伟达官网、国金证券研究所

图表4：GB200 与 H100 芯片模型训练速度性能对比

来源：英伟达官网、国金证券研究所

图表5：GB200 与 H100 芯片能量效率性能对比

来源：英伟达官网、国金证券研究所

图表6：GB200 与 H100 芯片数据库访问量性能对比

来源：英伟达官网、国金证券研究所

此外，英伟达还计划将在今年3月的GTC大会上，发布GB系列下一代超级芯片GB300，在性能上或将有进一步提升。而这些超级芯片的推出，将成为推动新一轮工业革命的引擎，实现AI赋能各行各业的预想，推动AI领域的高速发展。

1.2 超级芯片需要搭载高性能覆铜板，刺激高频高速树脂应用种类重心变化

英伟达GB系列超级芯片具有极强的性能包括高速数据传输能力，这个性能对GPU硬件材料之一的覆铜板（CCL）材料的电性能具有较高需求。覆铜板材料本身在电场作用下存在一定的能量耗散，会造成信息传输过程中的信号损失，不利于信息的高速传输，其中我们最为关心的是电性能中的介电常数Dk与介电损耗因子Df，一般来说，信号传播速度与Dk的平方根成反比，Dk越低传播速度越快；信号传播损失与Df成正比，Df越低，信号损失越少。此外，信号频率越高，对于同种材料而言传输损耗就越大，因此对于GB系列超级芯片这种高频高性能芯片来说，使用的覆铜板材料必须具有极低的介电损耗因子，才能保证自身芯片的高性能使用。

图表7：松下 M8 与 M8S 覆铜板较前代覆铜板传输性能更优

来源：Panasonic 官网、国金证券研究所

目前在覆铜板行业中，松下电工的MEGTRON系列是高速覆铜板领域的分级标杆，历年发布的不同代MEGTRON高速覆铜板都会成为覆铜板行业内其他厂商发布基本技术等级处于同一水平的对标产品，也是行业内拥有领先技术的企业和产品。当前松下发布的最新一代高速覆铜板是MEGTRON 8及MEGTRON 8S（简称M8和M8S），相比于前代的MEGTRON 7和MEGTRON 6，在传输损耗性能上有着十分明显的提升，根据Panasonic官网披露的性能数据，M8S系列覆铜板在28GHz的条件下，传输损耗相比于M7减少了30%，更适用于作为高性能芯片的覆铜板硬件材料。

图表8：M 8 和 M8S 系列覆铜板产品性能表

来源：Panasonic 官网、国金证券研究所

覆铜板是将玻璃纤维布或其他增强材料浸以树脂，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料，用以制作印刷电路板。根据中商情报网的数据，覆铜板的主要原料为铜箔、玻纤布、树脂等，约占覆铜板成本的90%，其中电子树脂的成本占比约26%。在这些原材料中，树脂的电性能会很大程度上影响到覆铜板的传输损耗性能，因此高性能的覆铜板对于电子树脂的性能要求会增高，树脂的成本占比也会有所提升。

图表9：覆铜板成本结构占比

来源：中商情报网、国金证券研究所

由之前松下电工官网披露的M8及M8S产品的介电性能数据来看，M8系列的覆铜板的介电损耗因子Df基本都小于0.002，而当前普通的双马树脂BMI及聚苯醚树脂PPO的性能都较难以满足其在介电性能上的要求。由此可见随着覆铜板性能的逐渐提高，对于树脂基材的介电性能要求也会提高，目前主流高端覆铜板向着PPO/PPE、PCH甚至PTFE树脂逐渐转变，这些电子树脂的渗透率及市场有望随着高频高速覆铜板的发展而逐步提高。

图表10：常用树脂基材的介电性能

来源：艾邦高分子、国金证券研究所

1.3 政策及资本开支催化 AI 服务器出货量提升，刺激高频高速树脂需求

近年是AI发展的关键之年，众多云厂商纷纷加大资本支出发展AI领域。国内主要云厂商BAT的资本支出近期都有着不同程度的增加，其中阿里的资本支出大大超出预期，2024Q4资本支出317.75亿元，环比增长81.7%，而阿里的AI业务云智慧（Cloud Intelligence Group）2024Q4实现营收317.42亿元，同比增长达13%；腾讯2024H1资本支出达230.88亿元，同比增长达176%。国内云厂商加大资本支出，有利于国产AI算力的发展，同时刺激AI服务器出货量以及上游覆铜板、树脂的需求提高。

图表11：阿里百度 2024Q3-Q4 资本支出（亿元）

来源：各公司公告、国金证券研究所

图表12：腾讯 2023H1-2024H1 资本支出（亿元）

来源：公司公告、国金证券研究所

政策方面，我国近年来在AI领域持续加大政策支持力度，中央经济工作会议明确提出“人工智能+”行动，将AI技术提升至国家战略高度；自2017年国务院出台《新一代人工智能发展规划》以来，我国相继出台了多项政策，构建了全方位的政策支持体系。

图表13：A I 及电子树脂部分相关政策支持

来源：政府网站、国金证券研究所

不断出台的AI产业链利好政策，以及云厂商不断加大投资力度共同催化，AI服务器或将迎来较大增长。根据全球市场研究机构Trend Force发布的《AI服务器产业分析报告》，2024年受益于台积电、海力士、美光科技等上游供应商的产能扩张，高阶AI服务器核心部件的供应紧张状况得到了有效缓解，交货周期大幅缩减，预计2024年AI服务器的全年出货量达167万台，同比增长41.5%，表现出十分强劲的市场增长势头。

二、AI 服务器刺激 PPO 树脂需求增加，行业存在较多壁垒

2.1 新一代英伟达服务器带动电子树脂单耗大幅提升

PPO树脂的介电性能在五大通用工程塑料中最优，绝缘性、耐热性能优异，除了用于AI服务器覆铜板树脂基材外，在汽车领域，PPO树脂可用于制作汽车仪表盘、防护杠等需要高耐冲击性能的部件，也可以代替ABS或PC用于锂离子电池有机电解液的包装材料。根据数据显示，在我国PPO树脂下游消费结构中，电子电器是最大的应用领域，占比达72%，其次是汽车、机械领域。

图表14：2021 年我国 PPO 树脂下游消费结构

来源：华经产业研究院、国金证券研究所

英伟达GB200 NVL72相较于上一代DGX H100服务器在GPU的使用量上有着大幅度提升，根据英伟达官网数据，DGX H100服务器使用了8个GPU，而GB200 NVL72使用36个GB200超级芯片共计72个GPU，GPU使用量是上一代服务器的9倍。OAM是承载GPU芯片的板卡，与GPU存在一一对应的关系，在假设两代服务器的GPU在电子树脂的用量及种类没有明显变化的前提下，GB200 NVL72的OAM用量将会是DGX H100的9倍，对应树脂用量也将大幅提升。

（1）单个OAM的树脂用量，参考国金证券以往报告《AI服务器中到底需要多少PCB》中的数据，OAM的面积尺寸约为0.03平方米；OAM产品一般层数在18层左右，树脂密度约1.08g/cm3，假设OAM电子树脂中PPO树脂使用占比约60%，树脂层厚度为0.1mm，由此测算出单个OAM的树脂用量约为35g。

（2）单个UBB主板产品设计一般层数20层，一般在400*500mm以上，同样沿用OAM的材料使用假设，测算出单个UBB主板树脂用量约为259g。

（3）以NB200 NVL72为参考，72个GPU使用72个OAM，共用一个UBB主板，单个AI服务器的PPO树脂使用量约为2.78kg（35*72+259=2779g）。

（4）普通非AI服务器则以DGX H100参数作为参考测算，8个OAM和1个UBB用量，单个服务器的PPO树脂用量约为0.54kg（35*8+259=539g）。

图表15：全球电子级 PPO 树脂需求测算

来源：：TrendForce、广合科技官网、东材科技公告、国金证券研究所

根据TrendForce的预测，2024年AI服务器的全年出货量约167万台，同比增长41.5%，未来两年由于AI算力等人工智能方向的投资大大增加，预测AI服务器增速为50%；TrendForce预估2024年全球服务器整机出货量约1365.4万台，年增约2.05%，预测未来两年服务器出货量增速为5%。由此根据测算得出的单耗数据，全球未来两年AI服务器对应PPO树脂需求为6964/10446吨，各服务器合计电子级PPO树脂需求为13353/16546吨，增速较快。

2.2 国产化替代逐步推进，产品需下游多方验证壁垒较高

当前全球PPO/PPE树脂的海外龙头主要包括SABIC以及日本三菱瓦斯化学和旭化成，其中SABIC是全球PPO树脂的龙头企业，产能达13.5万吨/年，PPE产品种类丰富。国内2005年南通星辰建成我国首套万吨级PPO工业化生产装置，产能1万吨，实现了PPO材料的国产化；随着多年的发展，国内已有较多企业建成PPO产能，其中上市公司主要为圣泉集团与东材科技。尽管国内当前PPO树脂产能较多，但是当前能满足电子级PPO树脂生产的产能十分有限，仅圣泉集团、东材科技的PPO树脂产能明确为电子级PPO树脂用于高频高速覆铜板的原材料。

图表16：全球 PPO 产能及竞争格局

来源：艾邦高分子、艾邦光伏、各公司公告等、国金证券研究所

尽管我国在20年前就已经实现了PPO树脂的国产化，但是当前仍需要进口较多PPO树脂，主要在于PPO树脂存在着较多的壁垒。首先PPO树脂作为芯片产业的上游原材料，其产品需要经过覆铜板、PCB、终端服务器等多家下游厂商的验证认可后才能逐步扩大供应，供应商资质较难获得，以销定产、客户认证的产品模式带来了较大的进入壁垒。其次技术层面上的壁垒在于未经改性的聚苯醚树脂（PPO）一方面熔融温度高，熔融粘度大，流动性差，加工时需求的温度达300℃，热塑加工较为困难；另一方面PPO树脂存在的缺陷在于由于是热塑性材料，且不耐某些有机溶剂，不能满足覆铜板、电路板的要求。因此需要对PPO树脂进行改性，提高树脂的性能使得其能够满足覆铜板及PCB的要求，即电子级PPO/PPE树脂的生产，同时改性的技术较为复杂，海外PPO龙头企业拥有各自的改性技术，对聚苯醚的不同反应基团及位点进行改性来满足具体不同的性能需求。

图表17：PPO 树脂需要进行改性

来源：《浅析覆铜板用聚苯醚树脂的改性技术》、国金证券研究所

图表18：PPO 存在较多改性方向与位点

来源：《浅析覆铜板用聚苯醚树脂的改性技术》、国金证券研究所

除此以外，从工业生产工艺端来看，根据一些学术论文中的数据，电子级PPO树脂在生产过程中需要精确的控制和优化反应条件来控制PPO的平均分子量，同时由于当前PPO树脂的生产方法存在温度较高、耗时长等缺点，限制了其大规模的工业应用；对于改性PPO树脂来说，改性过程中涉及多种反应，存在最终产物结构不明确的现象，增加了生产过程中的复杂性和不确定性。综合以上来看，PPO树脂行业具有较高的进入壁垒、技术和工艺壁垒，较难存在新进入者，短期全球的PPO供给格局难以发生较大变化。

三、国产碳氢树脂着手布局，PTFE 树脂致力技术攻关

3.1 电子级碳氢树脂国产化替代正在进行

碳氢树脂是一类仅有C、H元素的热塑性树脂，分子量在300-3000之间，属于低聚物的一种，有着较为优异的介电性能，其介电损耗因子较PPO树脂更低，已成为高频高速覆铜板领域开发的热点，并逐渐成为高频高速覆铜板生产所需的重要电子级树脂之一。但是电子级碳氢树脂在生产过程中还有着固化后膨胀系数低、耐热性差、剥离强度低等缺陷，较难满足高频高速覆铜板的性能需求。因此电子级碳氢树脂生产难度较大，技术壁垒较PPO树脂更高，通常搭配PPO、PPE混合树脂用于高频高速覆铜板。

图表19：国内电子级碳氢树脂布局企业格局

来源：各公司公告、国金证券研究所

当前全球电子级碳氢树脂主要由研发实力较强的美、日企业占据主导地位，例如美国的Sartmomar、CrayValley，日本的旭化成、三菱瓦斯化学等。我国碳氢树脂行业起步较晚，本土企业与国际领先企业相比，在研发实力、规模化量产实力、产品性能等方面还有较大差距，国内布局碳氢树脂研发与生产领域的上市公司主要有东材科技、圣泉集团、世名科技等，其中东材科技已有3500吨/年电子级碳氢树脂产能在建，世名科技500吨级电子级碳氢树脂产能已经建成，圣泉集团正积极布局碳氢树脂研发体系。

3.2 高纯度电子级 PTFE 树脂是未来技术研发方向

根据数据可知，PTFE树脂在目前应用的高频高速树脂中具有最优异的介电性能，其介电常数Dk和介电损耗因子Df在多种材料中最低，对应的基材的传输损耗也最低，是应用于高频高速覆铜板最佳的树脂材料。

图表20：常见材料的介电性能

来源：《聚四氟乙烯在 5G 通信领域的应用进展》、国金证券研究所

目前却很少有企业能够生产电子级PTFE树脂，这与当前电子级PTFE树脂的主要生产技术门槛有关。PTFE树脂应用于高频线路板的最大问题在于PTFE成型温度过高、加工困难以及粘接能力差，除此之外，PTFE树脂力学性能差、线膨胀系数大、导热性差、价格昂贵都是困扰已久的难题。为此需对PTFE进行表面改性、共混改性、填料改性、高性能纤维增强等改性方法。此外，受工艺限制，工业级的PTFE树脂很难做到高纯度，纯度不足就难以满足电子级PTFE树脂的性能需求，用于覆铜板的PTFE树脂纯度要求高，生产难度大。这些都是未来高频高速树脂技术研究的主要方向。

图表21：P T FE 树脂主要改性技术方向

来源：《聚四氟乙烯在 5G 领域的应用研究进展》、国金证券研究所

目前全球主流PTFE高频产品是通过使用PTFE及碳氢树脂材料工艺实现的，主要市场份额被美国罗杰斯（Rogers）、泰康丽（Taconic）、伊索拉（Isola）、日本中兴化成和松下电工等少数厂商占据，以上几家占PTFE覆铜板市场份额的90%以上，且市场供给相对有限。我国对于电子级PTFE的生产研发处于初步阶段，掌握PTFE高频覆铜板生产技术并能稳定提供产品的厂商极少，上市公司昊华科技正在积极布局通讯线缆用PTFE树脂的新品技术研发和重点技术攻关；山东美氟科技股份有限公司的电子级PTFE制品已经陆续通过国内头部半导体设备和零部件厂商的验证，产品已经进入批量导入阶段。国内电子级PTFE树脂行业仍处于萌芽阶段，未来在高频高速覆铜板的应用领域空间较大。

电子级碳氢树脂和PTFE树脂作为性能更优于PPO树脂的高频高速树脂，在使用中通常搭配PPO/PPE树脂共同使用，因此基于之前对PPO树脂的需求测算逻辑，根据PCH树脂相对密度为1，假设在AI服务器中PCH的渗透率为10%，全球未来两年AI服务器对应PCH树脂需求约为1077/1616吨。同理根据PTFE树脂密度2.2g/cm3，在假设渗透率为2%的前提下，全球未来两年AI服务器对应PTFE树脂需求约为476/714吨。而在普通服务器方面，考虑到性能需求及成本、生产工艺等多方面因素，普通服务器使用PCH及PTFE树脂的可能性较小，高端电子级树脂未来主要的需求由AI服务器贡献。

风险提示

1、原材料价格大幅波动：原材料的价格上涨，相关化工材料公司的生产成本将相应增加，同时因产品价格调整幅度通常不及成本的变动幅度，相关公司毛利率将将下降，原材料价格大幅下降，相关公司的将有一定存货减值；

2、需求不及预期：高频高速树脂下游产业与宏观经济形势存在较高关联度，宏观经济的波动将影响树脂行业需求，从而对公司的经营状况产生影响；

3、中高端高频高速树脂研发不及预期：中高端高频高速树脂国产替代过程中面临研发和验证等环节，研发进程和验证进程可能不及预期；

4、国产替代进程不及预期：算力芯片、化工原材料国产替代过程中面临诸多困难，国产替代进程可能不及预期。

5、下游客户突破不及预期：高频高速树脂作为AI服务器产业链的上游，产品需要通过CCL、PCB、服务器厂商的多重产业链验证，下游客户突破难度较高存在一定风险。

6、下游技术迭代带来的产品迭代：下游AI发展迅速，技术更迭进度加快，未来下游技术迭代可能会带来上游高频高速树脂产品迭代的风险。

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