AI 数据中心扩产潮下：中国铒和钇优势凸显，小金属或迎边际变化

铒和钇AI 数据中心扩产的潜在关键元素除了电力之外在这一轮 AI 数据中心扩产潮中中国另外两个天然优势被海外发现。最近IEEE 点出了此前很少被市场关注的铒ěr和钇yǐ。它们分别藏在数据中心之间的长距离光通信网络和为数据中心供电的燃气轮机里对应 AI Infra 当下最紧张的网络和电力问题。简单而言铒能让数据传得更远钇用于燃气轮机高温材料可助其在更高温度下稳定运行、提升发电效率。随着 AI 数据中心疯狂扩建这两种用途愈发重要。一方面算力集群扩大算力跨园区、跨城市部署增多数据中心间需建设更多高速、长距离光网络另一方面AI 服务器用电需求大增美国掀起燃气轮机订单潮以填补电网新增容量。当 AI 资本开支从 GPU 向光网络、电力系统扩散这两种小金属被重新关注。据 IEEE 报道我国占了这两种小金属几乎 100%的产量。这意味着当下国内外 AI 数据中心扩产带来的红利可能不止落在 GPU、光模块和电力设备等显眼环节供应链上游的铒和钇也有机会。那么铒和钇如何参与 AI 数据中心建设下面逐一来看。铒让光再跑一程铒元素符号是 Er原子序数 68属镧系重稀土。它与 AI 数据中心的直接关联在数据中心间的长距离光纤网络。如今数据中心规模扩大训练、推理、存储资源分散数据交换量暴涨。如谷歌建设了连接全球数据中心的私有广域网光纤总长超 1000 万公里连接 43 个 Google Cloud 区域。但长距离光纤链路存在光信号衰减问题。光通信中数据编码成激光脉冲沿光纤传输信号会随距离衰减。以往采用“光—电—光”放大信号但在现代 DWDM 光网络中该方法设备复杂、成本和功耗高。此时掺铒光纤放大器EDFA发挥作用。在 EDFA 里工程师在光纤中掺入少量 Er³⁺离子用激光“泵浦”铒离子受激辐射释放光子直接放大光信号减少光转电流程。且铒工作波段在 1550 纳米附近是石英光纤损耗最低、长距离通信常用窗口。此外EDFA 能一次性放大多个不同波长光信号。所以在陆地骨干网、海底光缆及跨区域数据中心互联中EDFA 是成熟的核心设备。不过铒主要用于中长距离光通信并非机柜内部短距离互联。且 EDFA 并非不可替代拉曼放大器、半导体光放大器SOA及 O/E/O 再生设备都可承担链路放大或延伸功能实际中也存在 Raman EDFA 混合放大方案但 EDFA 是最成熟的技术路线。钇给涡轮叶片穿上隔热甲钇元素符号是 Y原子序数 39虽不属于镧系元素但化学性质与重稀土接近常被归入稀土体系。钇与数据中心的关系主要在供电的电力系统。数据中心用电量大美国劳伦斯伯克利国家实验室预计到 2030 年数据中心可能消耗美国约 11.8%的电力。美国能源信息署判断天然气发电将承担部分新增电力需求燃气轮机巨头 GE Vernova 也将数据中心列为燃气轮机需求增长的重要驱动力。AI 数据中心扩产向上游传导燃气轮机重新火热。燃气轮机通过烧天然气产生高温燃气推动涡轮旋转发电提高效率的办法是提高燃气温度但涡轮叶片耐热性成问题。此时钇发挥作用工业上通过氧化钇稳定氧化锆YSZ作为热障涂层。在氧化锆中加入约 6%—8%的氧化钇Y³⁺进入晶格形成氧空位稳定氧化锆高温晶体结构使其在冷热循环中更稳定。最终得到的 YSZ 能隔热、抗高温和热循环相当于给燃气轮机叶片穿隔热甲可降低金属叶片温度、减少冷却空气消耗允许燃气轮机在更高温度下运行。NASA 对比试验表明氧化钇稳定氧化锆是最优方案。钇的数据中心逻辑是数据中心缺电→新增发电需求强→燃气轮机订单增加→高温叶片和热障涂层需求增加→氧化钇需求增加。但这条产业链较长且并非所有数据中心都配燃气轮机燃气发电只是新增电力来源之一。同时氧化镁、氧化钙及新型热障材料可尝试替代 YSZ但目前氧化钇仍有测试和工程验证门槛。真正的优势在加工端我国拥有全球绝大部分铒、钇矿藏真正的优势在于分离和加工能力。稀土元素混在一起且化学性质相似分离并提纯铒、钇到工业级高纯度需几十乃至数百级溶剂萃取对产线、工艺和经验要求高。USGS 数据显示2020 年至 2023 年美国进口的钇化合物 93%来自中国净进口依赖度达 100%据 IEEE 报道目前中国以外几乎没有能商业化规模生产氧化铒的企业。我国优势在于将稀土矿分离、提纯为高纯铒、钇等材料的产业化能力。随着海外需求增长若当地分离提纯产能无法同步补上这种供应链优势可能转化为价格上的海外溢价。不过铒、钇市场规模小全球铒、钇上游原材料市场正常年份约 1 亿—2 亿美元量级。USGS 预计2025 年全球钇产量折合氧化钇约 1 万—1.5 万吨铒整体是千吨级市场。所以AI 数据中心带动长距离光网络和燃气轮机扩产新增需求虽绝对量不大但在小盘子里可能形成明显边际变化。当然铒和钇并非不可替代AI 带来的真实增量还需观察。