AI數據中心與全球銅短缺危機

特別說明：不同調研機構數據存在明顯差異，僅供參考

人工智能（AI）數據中心的快速擴張，正在與其他“綠色經濟”領域的需求激增同步發生，對全球銅供應造成巨大壓力，并推動市場走向嚴重的供需缺口。

根據彭博新能源財經（BNEF）的數據，僅新建的AI數據中心每年對銅的需求預計將在未來十年內平均達到約40萬噸，并在2028年達到約57.2萬噸的峰值——到2035年累計將消耗超過430萬噸銅。這些數字疊加上電力傳輸、風能、太陽能發電和電動汽車（EV）等領域的銅需求，使得總需求在能源轉型背景下加速攀升。

然而，供應端的擴張卻遠遠落后：即便考慮現有的礦山擴建，到2035年全球銅產量預計只有約2900萬噸，而需求可能達到3500萬噸，缺口高達600萬噸。對機構投資者、數據中心運營商和政策制定者而言，AI驅動的用電負荷增長與多年來采礦投資不足疊加，意味著未來銅市場可能長期處于短缺狀態。

專家預測顯示，供需失衡的嚴重性不容忽視。BNEF分析師指出，“AI產能的增加正在對本已緊張的市場施加額外壓力”，并預測到2035年，僅電力和風能領域的銅使用量就將接近翻倍，但礦山供應增速遠低于需求增速。

國際能源署（IEA）也持類似觀點，預計按當前的投資節奏，到2035年銅供應可能較需求短缺約30%，主要原因包括礦石品位下降、投資不足以及新項目周期長。標普全球的高情景預測同樣指出，如果供應無法快速提升，到2035年全球銅市場缺口可能高達990萬噸。這一系列預測表明，銅短缺將是一個持續數十年的結構性問題，而AI數據中心的集中需求高峰正加劇了這一趨勢。

數據中心銅需求：AI加速增長

數據中心是銅密集型設施。由于銅在導電性和導熱性方面的卓越性能，它成為服務器的電力電纜、母線、連接器以及冷卻系統的首選材料。BNEF估計，銅的成本在典型數據中心項目資本支出中的占比可達約6%。實際案例中，一個旗艦級數據中心可消耗數千噸銅。而AI優化的數據中心對銅的需求更高：更高密度的機架和更強大的GPU意味著更高的電力和冷卻需求，從而增加了內部布線和換熱系統所需的銅量。

BNEF在2025年8月的報告中預測，未來十年AI數據中心的銅需求將平均保持在40萬噸/年左右，并在2028年達到57.2萬噸的峰值。另一家倫敦咨詢公司Fastmarkets（麥格理旗下）估算，到2030年數據中心銅需求可能達到33萬至42萬噸/年（中值37.5萬噸）。

AI數據中心與全球銅短缺危機

行業研究機構CRU的測算顯示，2020年數據中心的銅需求僅約7.8萬噸，但到2025年已攀升至26萬噸，并預計到2030年將超過65萬噸。高盛則預測全球數據中心的用電量將在2027年前增長50%，到2030年可能比2023年增加165%。電力系統的擴張意味著新的電纜、變壓器和配電設備的建設，而這些設備幾乎全部依賴銅。正如BMO資本市場的ColinHamilton所說，“數據中心本身的單位銅密度在逐漸下降，但將電力送達數據中心……這一環節非常依賴銅”。

總的來說，每個大型數據中心項目都會鎖定數千噸銅。預計到2030年，僅北美數據中心基礎設施投資就將從2020年的330億美元增長到2030年的700億美元，并在2040年達到1850億美元。這些投資中有相當部分直接轉化為銅制設備采購。未來十年，AI數據中心累計“鎖定”的銅資源量可能超過430萬噸，約占當前全球銅年產量（約2500萬噸）的17%。即便未來在布線效率或冷卻系統上有所優化，AI驅動的數據中心規模仍將帶來絕對量級上的銅需求增長。

數據中心銅的主要應用包括：

    1. 電力分配：從電網接口的高壓電纜，到中壓開關設備和低壓母線，銅因導電性能優異而成為標準選擇。
    2. 網絡布線：雖然數據傳輸多使用光纖，但短距離互連和部分基礎設施仍依賴銅纜。
    3. 電氣連接與元件：變壓器、UPS系統、配電單元（PDU）和服務器機架均使用銅連接器或母線。
    4. 冷卻系統：水冷換熱器和制冷機組常采用銅管或銅翅片。
    5. 備用發電設備：即使是柴油或燃氣發電機，其發電機組和切換設備也依賴銅線圈。

    實際上，每新增一瓦數據中心負載，都需要幾十克銅來支持供電和散熱。隨著AI計算機架的功率密度不斷提高，這一指標可能進一步上升。因此，數據中心的擴張在實質上是對電力行業銅需求的倍增：每新增一兆瓦的AI算力，都需要大量的銅基礎設施來支撐。

    數據中心之外：清潔能源與電氣化浪潮

    雖然AI加速了銅需求的增長，但其他領域同樣在以前所未有的速度爭奪銅資源。正在進行的能源轉型——從化石能源向可再生能源和電動化交通轉變——預計到2035年將使全球銅需求幾乎翻倍。

    BNEF指出，到2035年，僅電力傳輸和風能領域的銅使用量就將接近翻倍 。同樣，全球咨詢機構CRU也強調，大規模電網擴建（包括太陽能、風能、輸電線路）與數據中心在銅資源上存在直接競爭。正如CRU的Egest Balla所言：“電力基礎設施建設是瓶頸，不僅限于數據中心，還涉及風電、太陽能和電動汽車。”

    主要趨勢包括：

    • 電動汽車（EV）：平均每輛電動車的銅用量是傳統燃油車的三倍，廣泛應用于電機、電池、布線以及充電設施 。標普全球的研究預測，運輸領域的銅需求占比將從2021年的約11%上升到2040年的20%以上。美國銀行的數據表明，電動車領域的銅用量將從2025年的約120萬噸增至2030年的約220萬噸 。以當前全球銅礦年產量約2500萬噸計，僅電動車就可能在2030年占據超10%的產量份額。

    • 可再生能源與電網建設：新的風電場和光伏電站需要大量銅用于風機、功率電子設備和輸電電纜。例如，標普指出，海上風電場每兆瓦需約5噸銅，約為燃氣電廠的5倍；光伏電站則需約2.3噸銅/MW 。與此同時，全球電網升級投資已達到創紀錄的每年3900億至4000億美元 ，其中大量資金用于銅制設備。Benchmark Mineral Intelligence指出，投資者和規劃人員往往低估了這些項目所需的銅量 。預計到2030年，僅電網現代化項目的銅需求就將超過1400萬噸（目前約為1250萬噸）。

    • 傳統基礎設施增長：新興經濟體的電氣化速度正在加快。例如，必和必拓（BHP）指出，印度等新興市場的人均用電量僅為發達經濟體的很小一部分 。隨著這些國家建設電力網絡、建筑和工廠，“傳統”銅需求（如建筑布線、家電、機械）也將增長。然而，推動增長的關鍵動力仍是新興技術。BHP預測，到2050年，全球電力在能源結構中的占比將從目前的約20%升至40%，而數據中心用電占比將從目前的2%升至2050年的約9%，對應數據中心銅需求的六倍增長 。

    這些領域的增量需求在絕對值上極為可觀。例如，中國在過去幾年中大規模的電網擴建和可再生能源部署，是推動銅需求增長的最大單一因素之一 。標普的研究顯示，在“曲折前行”情景下，全球銅消費到2035年可能達到約5000萬噸，是當前的兩倍 。這意味著每年增長約100萬噸，幾乎是歷史趨勢的兩倍 。

    AI數據中心與全球銅短缺危機

    總體來看，不論是AI數據中心、電動汽車、風能光伏還是電氣化基礎設施，銅需求的增長都源自結構性技術變革，而非短期波動。任何綠色能源或數字基礎設施的擴張，都離不開大量銅。各方研究一致認為，如果不在采礦和回收環節采取積極措施，這一結構性需求將遠遠超過供應能力。

    供應約束：投資不足與項目周期長

    銅供應端的增長速度遠不及需求。自2013年以來，礦業公司削減了勘探和新項目投資。當前，產能擴張面臨多重挑戰：

    • 開發周期長、礦石品位下降：銅礦往往規模巨大且位于偏遠地區，從發現到投產通常需要十年以上時間。國際能源署指出，“銅礦平均規模大于其他礦種，開發所需時間、資本和基礎設施都更多” 。與此同時，現有礦山的品位持續下降，意味著每噸礦石產出的銅量減少。BNEF也強調，多年的“新供應投資不足”將導致產量難以填補缺口 。標普全球的預測顯示，即使在最積極的開發情景下，到2035年仍有150萬噸的缺口，而在更現實的假設下缺口可能高達990萬噸 。

    • 許可與社會阻力：大型銅礦項目經常面臨環境審查和社區反對，需要大量土地和水資源。Cipher News援引IEA的研究指出，到2030年，全球約7%的銅供應面臨水資源短缺和洪水風險，尤其在智利、秘魯等干旱地區尤為突出 。此外，法律訴訟和冗長的審批程序也會導致項目推遲。例如，美國亞利桑那州的一座銅礦曾因美洲原住民反對而停滯多年，直到最高法院拒絕介入才得以推進 。

    • 地緣政治與政策因素：全球銅礦供應高度集中，智利和秘魯占據約40%的產量，剛果（金）、美國、印尼和中國也掌握著重要份額。政治風險、貿易政策和匯率波動都會影響產量。值得注意的是，美國在2025年8月1日起對半成品銅進口征收50%的關稅 ，旨在推動國內生產，但短期內可能擾亂全球供應鏈并推高美國銅價。類似政策若在其他國家出現，可能進一步加劇市場分裂。

    • 項目儲備不足：行業報告顯示，近年來幾乎沒有發現大型新礦床。標普指出，要快速增加產量幾乎需要現有項目儲備的全部成功落地——而這在現實中風險極高。目前的項目儲備健康度低于以往周期 。

    • 回收限制：雖然銅的回收率高（全球60%以上的地上銅仍在使用中，廢銅可滿足相當比例的需求），但回收能力取決于收集體系和廢料流動。IEA的研究指出，即便在積極的回收政策下，需求的快速增長仍意味著“仍需更多原生銅” 。例如，中國禁止進口廢銅以及部分地區電子廢料回收滯后，都限制了回收的潛力。IEA測算，在凈零排放情景下，擴大回收可將2050年新增銅礦需求減少約40% ，但仍不足以完全彌補缺口。

    總體而言，供應增速預計根本就是實際需求 。這意味著大型缺口不可避免。行業專家警告稱，我們可能會看到歷史上最大規模的銅供應赤字，其直接的結果就是同價持續攀升 。

    AI數據中心與全球銅短缺危機

    價格前景與市場動態

    銅價已經部分反映了緊張的基本面。2024年價格徘徊在每噸8500美元區間，如今已經突破1萬美元，市場分析師普遍預測價格將繼續走高。BNEF預測，隨著需求超出供應，銅價將在2028年前后達到約每噸13,500美元的峰值 。路透社援引分析師觀點稱，到本十年末，銅價可能創下每噸12,000美元以上的新紀錄 。

    價格上漲最終可能推動替代材料和回收利用，但正如必和必拓所指出，銅價需達到鋁價的3.5至4倍時，才會出現大規模替代趨勢 。目前銅鋁價格比僅略高于3:1，說明用戶尚未大規模轉向替代品。

    短期內，價格在政策沖擊下波動較大。2025年7月，美國50%關稅的宣布導致價格短期下跌約20%至30% ，因市場擔憂貿易流動受阻。然而，BNEF認為這只是短期擾動，隨著不確定性消除，緊張的供需關系將推動價格重拾升勢 。長期預測依舊偏多：即使在關稅沖擊后，多數機構仍看好價格中長期上漲 。

    投資與戰略啟示

    對于機構投資者而言，銅的長期供需緊張態勢意味著銅價存在持續上行的結構性驅動力。銅不僅是傳統工業金屬，更是能源轉型與數字化基礎設施的“共性瓶頸資源”。在投資策略上，這可能意味著：

    1、銅礦與冶煉資產的長期價值重估

    1. 擁有高品位、低成本礦山的上市公司可能獲得顯著溢價。
    2. 低碳排放的冶煉與加工能力將在未來碳政策下獲得額外競爭力。
    3. 一些新興的銅礦勘探公司或許成為并購目標。

    2、相關ETF與期貨布局

    1. 長期持有與銅相關的ETF（如全球銅礦ETF）或通過期貨合約鎖定價格差。
    2. 注意期貨市場在供應沖擊（如罷工、自然災害、貿易政策）下的波動機會。

    3、綠色債券與項目融資機會

    1. 銅回收、廢料處理及替代技術領域可能出現更多綠色融資機會。
    2. 投資可再生能源和數據中心的同時，需評估其銅供應鏈風險。

    對于數據中心運營商，銅價上漲與供應受限將對資本支出、運營成本和項目周期造成影響。應對措施包括：

    1. 提前鎖定長期供應合同：通過與礦山、冶煉廠或大型貿易商簽訂多年期合同來鎖定價格和數量。
    2. 多元化供應來源：避免對單一國家或地區的高度依賴，尤其是在智利、秘魯等政治風險較高的地區。
    3. 設計優化：通過改進布線架構、使用高效配電系統和優化冷卻方案，降低單位算力的銅用量。
    4. 儲備策略：在銅價低點適度增加庫存，平滑價格波動對項目的沖擊。

    AI數據中心與全球銅短缺危機

    可持續性與循環經濟路徑

    在全球氣候目標與資源約束的雙重壓力下，減少原生銅需求、提高循環利用率成為戰略重點。

    1.回收利用的潛力與挑戰

    銅的物理特性使其幾乎可以無限循環使用而不損失性能。根據國際銅業協會（ICA）的數據，目前全球銅消費中約35-40%來自回收。然而，要顯著提高這一比例仍面臨挑戰：

    1. 電子廢棄物（e-waste）回收體系在發展中國家尚不完善；
    2. 建筑與電網中的銅回收周期長（可達數十年），短期貢獻有限；
    3. 回收銅的冶煉過程需要能源投入，并且存在一定碳排放。

    國際能源署（IEA）測算，即便回收率從當前的35%提高到50%以上，到2050年仍需大量新增原生銅來滿足全球需求。

    2.替代材料的機會與局限

    1. 鋁是最常見的替代材料，質量輕、成本低，但 按國際退火銅標準（IACS） 其 導電性只有銅的約61%，且耐腐蝕性較差，因此在高性能數據中心布線中替代性有限。
    2. 導電合金與新型材料（如碳納米管）在研發階段展現潛力，但短期內難以商業化大規模應用。

    3.供應鏈綠色化

    1. 推行“低碳銅”認證，例如利用可再生能源驅動礦山生產、減少冶煉過程排放。
    2. 數據中心可在采購合約中加入碳足跡要求，以引導上游供應商采用更清潔的生產方式。

    4.政策與監管驅動

    1. 通過強制回收法規、延長生產者責任制（EPR）來提高回收率；
    2. 對再生銅產品提供稅收減免或補貼，提升經濟性；
    3. 加強廢料跨境流動監管，避免回收銅流入低效或污染嚴重的處理環節。

    數據中心的應對策略與技術創新

    AI數據中心的銅密集度高于傳統設施，主要原因是：

    1. 更高的功率密度（需要更粗、更長的銅纜來傳輸電力和數據）；
    2. 液冷或浸沒式冷卻系統使用大量銅換熱器與管路；
    3. 冗余電源與高可靠性設計增加了銅需求。

    在應對供應風險和價格上漲方面，數據中心可采取以下技術創新：

    1、模塊化設計

    1. 使用可預制的配電與冷卻模塊，優化銅使用量。
    2. 在AI集群布局中，減少不必要的布線距離。

    2、先進冷卻技術

    1. 采用高導熱替代材料（如復合材料）在換熱器中部分替代銅。
    2. 提高冷卻效率，從而減少系統對銅管道的需求。

    3、高電壓直流（HVDC）供電

    1. 高壓直流系統可減少傳輸損耗與所需導體截面積，從而降低銅用量。

    4、動態容量管理

    1. 通過AI調度工作負載，避免不必要的冗余運行，從而減少布線與配電需求。

    總結與前瞻

    從分析結果來看，AI數據中心對銅的需求增長雖然在總量上不及全球電氣化和能源轉型，但其增長速度、單項目銅密集度以及與其他領域的同步需求疊加，構成了銅供應鏈的重大壓力。

    預計到2035年，全球銅市場將出現約600萬噸的缺口，這一缺口的形成并非單一原因，而是多重結構性力量的疊加：

    1. AI數據中心、高性能計算與云基礎設施的快速擴張；
    2. 電動汽車與充電網絡的普及；
    3. 風能、太陽能與電網升級的加速推進；
    4. 供應端投資不足、礦石品位下降、政治與環境阻力。

    對于投資者而言，這是一個長期的、系統性的機會與風險并存的市場：價格波動將更加頻繁，但結構性上行趨勢明顯。對于數據中心運營商而言，銅不再只是一個“低關注度”的材料，而是必須納入戰略供應鏈管理的關鍵資源。

    未來10至15年，能否通過技術創新、回收體系完善與政策協同來緩解這一瓶頸，將直接影響全球能源轉型與數字經濟的速度。銅，正從工業金屬的角色，走向能源與信息時代的“戰略資源”地位。

    資料來源：

    1.BloombergNEF：https://www.mining.com/ai-data-centers-to-worsen-copper-shortage-bnef

    2.CarbonCredits.com：https://carboncredits.com/data-centers-copper-hunger-how-ai-is-driving-a-looming-supply-crunch

    3.MexicoBusinessNews：https://mexicobusiness.news/mining/news/ai-expansion-could-push-copper-shortfall-6mt

    4.ElectronicsForYou.biz：https://www.electronicsforyou.biz/industry-buzz/copper-demand-rises-on-ai-infrastructure-boom

    5.NAI500.com：https://nai500.com/blog/2025/08/copper-supply-crisis-looms-as-ai-data-centers-drive-demand/

    6.IndexBox：https://www.indexbox.io/blog/ai-data-centers-may-worsen-global-copper-shortage-by-6-million-tonnes/

    7.CruxInvestor：https://www.cruxinvestor.com/posts/how-copper-supply-deficits-are-reshaping-the-critical-minerals-landscape

    8.TheGuardian：https://www.theguardian.com/environment/2025/may/21/copper-supply-demand-analysis-international-energy-agency

    9.WSJProSustainableBusiness：https://www.wsj.com/articles/ai-is-siphoning-copper-supplies-needed-for-the-green-transition-wsj-pro-sustainable-business-17004145

    10.Barron’s：https://www.barrons.com/articles/ai-copper-stocks-nvidia-angloamerican-southern-copper-68d33f13