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美国专家:4万美元的AI芯片,里面竟然缺不了这个“宁夏特产”?

来源:洱海新闻 分类:科技
美国专家:4万美元的AI芯片,里面竟然缺不了这个“宁夏特产”?

华盛顿一位浸淫半导体供应链长达数十年的资深顾问,在近期一场闭门圆桌上说漏了嘴:一种被炒至四万美元一张的英伟达旗舰级AI加速卡,若将PCB板细细端详,便会尴尬地察觉到角落里几片不起眼的元件,其制造流程脱不了中国宁夏石嘴山的影子。

这话经外媒报道后,硅谷诸多工程师才恍然大悟——原来争抢多时的高价货,核心里还压着一块来自贺兰山麓的"土疙瘩"。此情此景,较之任何产业分析都更显"去中国化"之困顿。

匣底之疑或有人存有异议:一块AI芯片分明依赖3nm、2nm的极紫外光刻技术,怎会与大西北产生关联?答案正藏于GPU主板边缘那些深色方块元件之中——高分子钽电容。

这类元件虽毫不起眼,体积不大,色泽寻常,却承担着为计算核心稳压、输送脉冲电流的重任。而生产这类电容最关键的两种原料,分别是电容器级高纯超细钽粉和细如发丝的钽丝,全球产量半数以上掌握在宁夏某家老牌国企手中。

这就是所谓的"宁夏特产"。为何钽电容偏偏要置于AI芯片四周?参与过巨型模型训练的人都清楚,一张H100或B200在处理千亿级参数任务时,负载电流会从几十安培急骤攀升至几百安培,微秒级的电压骤降足以让整个系统崩溃。

铝电解电容响应迟缓,又惧怕高温干涸;MLCC陶瓷电容虽反应迅速,却不耐机械应力,稍有裂纹即短路。钽电容则处于最佳平衡点,ESR极低、能量密度高、耐温范围从零下55℃至零上175℃绰绰有余,AI服务器、相控阵雷达、卫星设备、心脏起搏器等精密场景均需它保驾护航。

关键在于,将金属钽制成可放入AI主板之电容原料,需兼具冶金之巧与魔法之奇。业内评价钽粉优劣有"比容"硬指标,普通粉体约一千µF·V/g即可,而供高端AI与军用产品使用的超高比容粉,标准需达十五万乃至二十万µF·V/g。

要达成这一数值,颗粒须为纳米级,比表面积越大则电荷容量越丰沛。可纳米钽粉活性极强,遇空气即可能自燃,纯度必须苛求九个九,铁钠钾等杂质毫厘之间不得超百万分之一,否则烧结出的介质层将易漏电击穿。钽丝环节亦非易事。

用作电容引线的钽丝直径约0.1毫米,细过发丝,需经1500℃以上高温烧结而不熔断,表面平整无瑕,进入自动化产线时每分钟承受数百次机械抓取亦须完好。欧美数家老牌冶金商尝试过此道,终因断丝率高、良率难提、成本攀升而败下阵来,这门手艺终被中国厂家独占,日久天长,他人想再染指,既无工艺积淀,又缺熟练工人,只能无奈承接订单。

环顾全球市场,钽材料消费量仅两千余吨,却是个名副其实的寡头格局。美澳合资的GAM、日本日矿的Taniobis(前身为德国H.C. Starck),再加上宁夏石嘴山的中色东方(东方钽业),三家已将高端钽粉与钽丝市场瓜分殆尽。

尤其钽丝领域,中色东方的市场占有率常年保持50%-60%,稳居龙头地位;超高比容钽粉这一细分市场,宁夏一地便占据全球三分之一份额。翻开基美、AVX、Vishay、京瓷等电容巨头的采购名录,底层标注的都是同一地址。

沿着中色东方的家族谱追溯,会揭出一页不常见的历史。1964年三线建设期间,北京有色金属研究院的钽铌课题组整建制西迁,数十名冶金科研工作者背着行李箱踏足贺兰山麓的荒漠,成立冶金部905厂,即今日中色东方前身。

当时使命单纯——为国家制造原子弹、氢弹及导弹所需的稀有金属原料。风沙渗入宿舍,实验室缺乏精密仪器,老工程师们便以木棍搅拌、钢勺研磨,在简陋条件下坚持开拓...

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