我之前概览性梳理了AI加速对光刻胶、冷却液、电子树脂等领域的潜在影响与机会。而本篇选择回到“整机现场”，以一台NVIDIA DGX H100为样本，从整机到部件、从部件到材料逐层拆解，从芯片—模块—托盘—整机—数据中心五个层级回溯材料需求及其演进方向。
当前市场对于AI计算机乃至于计算中心的材料讨论都是集中于某一个材料深挖，我想以更加全面的视角将AI计算机的组成材料整体梳理清楚，寻找值得重点关注的方向。以英伟达DGX H100整机为例，AI数据中心架构的目标是在标准化封装与高带宽互联约束下，把单点算力有效汇聚为可编排的集群算力。
芯片层：最底层的H100GPU芯片是算力核心。在H100这一代，HBM是和GPU核心一起做成同一个封装的，通常是“GPU核心裸片+多颗HBM堆叠+封装基板”组合在一起。
加速器模块层：在芯片之上，NVIDIA采用OAM标准将H100制作为可替换、可维护的加速器模块。
通用基板（UBB）层：UBB是多个OAM的承载与互联平台，核心增量是引入NVSwitch芯片，形成全互连的GPU高速域。
托盘层：
①GPU托盘：所谓托盘，可以理解为围绕“GPU计算岛”的工程化子系统：它将UBB、若干OAM、NVSwitch、风道与散热模组、线缆与结构件、电源分配与管理信号等一体化封装，形成抽屉式可插拔单元。
②与GPU托盘相配套的，是主板托盘。主板托盘承载通用计算与系统入口职能，典型配置为双路高性能CPU与大容量系统内存，同时布署PCIe根复合体、网络与存储接口、以及带外管理控制器（BMC）。
整机层：当GPU托盘与主板托盘、电源与配电（PSU/PDB）、风扇与风道、结构与面板、网络与本地存储等子系统集成进同一机箱后，即构成DGX H100整机节点。
数据中心层：整机节点需要与机柜配电和机房基础设施配合，多个DGXH100节点按安装在标准机柜中。机柜上方会配有PDU（配电单元），负责回路分配、计量与保护等任务，配合机房的冷热通道设计，形成可预期的热功耗边界条件与维护策略。此外，为了让H100整机能够高速协作，机柜会配有专门的管理机架，包含高带宽的计算交换机、连接存储的交换机、带外管理交换机、管理服务器、管理存储。
交换机的构造类似于主机。计算/带外/存储交换机都有共同的骨架：主PCB承载交换ASIC，前面板是SFP/QSFP笼体，后部是可热插拔PSU与风扇，控制板/CPU在中部，风道前冷后热（或反向）设计。AI数据中心的计算交换机或高性能存储交换机需要更高功耗、更高速口、更强散热与多ASIC互联的机型，但大体构成都是基本五件套：交换ASIC、前面板端口与光模块、控制CPU、电源/散热、机箱/背板。
在第一部分，我们梳理出来了整个H100数据中心的主要架构和零部件，接下来重点梳理涉及的相关材料及演进方向。考虑到化工材料零散的分布在各个部件和环节中，前文以物理体量从小到大的分类容易出现材料重复冗杂的情况，我以材料的功能类型重新分为5类：晶圆加工材料、覆铜板材料、导热散热材料、光学材料、供配电材料。
相比通用服务器，AI服务器在AI芯片与内存带宽上大幅增强，整机价值量随之上移，其他配套部件也相应升级。根据半导体行业观察披露的数据，NVIDIA DGX H100 GPU板组（含HBM）占整机价值约73%，存储约4%，封装0.55%，电源0.45%，散热部件0.13%。
晶圆加工与封装材料
在DGXH100机柜中，涉及该类材料的零部件主要包括：GPU、NVSwitch/CPU/NIC等高性能逻辑与控制芯片；HBM/DDR等存储芯片；硅光/电光器件与光模块内的驱动与TIA芯片；电源管理芯片与各类功率半导体器件。上述器件共同决定算力、带宽与能效边界，是材料投入密度最高、技术门槛最高的环节。
从价值量与技术壁垒看，晶圆加工是芯片价值的核心点。该环节以“沉积-光刻-刻蚀-离子注入-清洗-CMP-热处理”等循环工序在硅片上构建数百层复杂结构，对材料纯度、缺陷密度与批间一致性要求极端苛刻。
封装是芯片成品的最后一步，应用于DGX H100整机中的H100+HBM CoWoS/SoIC、OAM模块等。材料方面，封装每一次形态跃迁都伴随材料体系的升级。材料面临的核心挑战之一是降低热膨胀系数（CTE）不匹配，因为聚合物的膨胀系数远大于硅，这会导致应力、翘曲和缺陷。
当前，聚酰亚胺（PI）、PBO、BCB、环氧树脂和丙烯酸树脂复合材料体系、热塑性聚合物等关键材料被广泛应用于先进封装中，用作介电材料、模塑化合物、底部填充材料和临时键合材料。然而，由于没有单一配方能够满足所有目标，解决方案是针对特定应用开发配方，以平衡每个客户和封装架构的性能权衡。
覆铜板材料
覆铜板是制造印制电路板（PCB）的基础材料。H100整机中涉及多层高速、高功率密度的PCB/载板/背板，均以覆铜板为核心基材或其延伸材料。具体包括GPUUBB、主板、交换机主板等。
覆铜板主要材料包括：树脂、铜箔、玻纤布、填充材料，按介质损耗因子Df从大到小把PCB基材分成多个Tier，Df越小，越适合更高的速率或更高的射频/微波频段，材料也更贵、工艺更难。
玻纤布是覆铜板的“骨架”，决定板材的尺寸稳定性与机械强度，并直接影响高速信号的一致性。产品从普通Eglass（也称一代电子布）向低介电玻纤（二代布，如D玻璃、S玻璃改型）再到石英布（三代布，高纯SiO2）迭代，介电常数与损耗系数逐级下降：Eglass约Dk6.6/Df0.0006，二代约Dk4.6/Df0.0027，石英布可降至Dk3.74/Df0.0002，是玻纤布材料升级方向。
填料用于调节介电与热学性能并增强尺寸稳定，当前以球形熔融石英（SiO2）为主来降低Dk/Df并提升介电均匀性，射频或高热流密度应用引入陶瓷微粉（如Al2O3、BN、AlN等）提高导热并降低Z向CTE；在PTFE体系中常采用“陶瓷填充PTFE”获得极低损耗与稳定Dk。
导热散热材料
受益于算力需求的持续攀升与机架功率密度提升，散热材料正成为数据中心基础设施的关键增量环节。高效散热方案（含低热阻TIM、均热板/冷板及风道/液冷系统优化）有望直接提升GPU集群的性能稳定性与上架密度，对于H100数据中心中，散热主要应用在GPU核心裸晶、封装盖板、HBM堆叠存储、高速接口芯片、存储、电源等。
在实际的AI服务器里，散热几乎都是混合方案而非单一模式：即便CPU/GPU采用直连冷板进行液冷，机箱里仍然保留风扇来为DIMM、VRM、NIC、SSD以及光模块等空冷部件提供必要气流，同时带走冷板、管路和局部器件向空气泄漏的余热；机柜在后门使用水冷换热器把整机排气热量与设施冷水交换，但机箱内部依然依靠风扇组织前进后出的气流；即使是浸没式系统，电源模块或外置交换机等外围设备仍可能保持风冷。因此，从整机层级看，多介质、多层级协同的混合散热是主流现实。
在电子器件散热过程中，发热元件与散热模组之间存在细微凹凸空隙，而空气导热系数极低，进而降低了散热效率。热界面材料（TIM）则用于填充这些空气间隙，可有效降低接触热阻，实现热量快速传递。
光学材料
光学材料主要应用在DGXH100光模块中，其组成部件主要为激光器芯片、光发射组件、光接收组件、探测器芯片。光模块主要作用是实现光纤通信中的光电转换和电光转换，发送接口输入一定码率的电信号，经过内部的驱动芯片处理后由驱动半导体激光器(LD)或者发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，通过光纤传输后，接收接口再把光信号由光电检测转换成电信号，并经过前置放大器后输出相应码率的电信号。
光芯片又称为无源芯片，相比于CPU、XPU等有源芯片，无源芯片不需要外部供电即可按其本征物理响应工作，其材料、工艺有源芯片有显著区别。光芯片原材料主要是Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体和宽禁带半导体，典型材料包括磷化铟（InP）和砷化镓（GaAs）等。这类材料具备高频性能好、宽温稳定、低噪声、抗辐射等优势，契合高端通信需求。
2025年上半年，国内光芯片衬底与关键晶体材料进展整体稳步推进，但可独立披露的材料公司数量有限，主要因下游光模块/IDM厂商普遍采取垂直一体化与联合开发模式，晶圆外延、键合与晶体加工高度绑定客户认证周期，供应链外溢度低。
供配电材料
AI数据中心的配电设备整体形成“市电/柴油—ATS—UPS/电池—低压配电/母线槽—机柜PDU—PSU—VRM—芯片”的端到端冗余链路。当前，BlackwellGPU的功耗已超过1kW，预计Rubin和Feynman等后续架构将在此基础上增加两倍甚至五倍。此外，需要注意的是，整个服务器系统由多个GPU组成。由于AI服务器所需电源功率更大，因而带来耗电量的大幅提升，为满足新时代节能减排的要求，全球政府和能源组织都在推动强制性法规，以提升数据中心的能源效率。
为了减少损耗，AI服务器电源正在从传统的12V输出总线向48V或54V输出总线转变。其最直观的好处就是：支持更高的功率等级，降低母线上的铜损和压降，提升效率。因为相同功率下电压提升了4倍，电流下降4倍，导体上的铜损I²R按平方关系下降到1/16，从而能实现更高的效率，支持更高的输出功率等级。
先进的无源元件技术是AI服务器电力系统的基石，12V向48V电源机架电压的转变，推动了对先进MLCC(多层陶瓷电容器)、硅电容、单匝电感器、复合电感器、高功率薄膜芯片电阻器、金属箔电阻器、绕线电阻器、记忆电阻等器件的需求，对应的材料也有所升级。
在AI资本开支上行、2026年硬件大规模投放的背景下，建议围绕材料端“国产替代+客户认证推进+液冷与高速化渗透”，建议关注液冷介质与高性能TIM、覆盖高频高速覆铜板用树脂/铜箔/玻纤、光刻胶与配套化学品、电子特气、光芯片衬底与电磁材料的优质标的。
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原文标题 : AI服务器大拆解，架起材料“军火库”
