滋养新经济：驾驭人工智能革命的影响

驾驭人工智能革命的影响 2026年1月 前言 马修・派恩（Matthew Pine） 赛莱默总裁兼首席执行官 人工智能超级周期的发展速度超越了历史上任何一次工业变革。它正在重塑一块芯片、每一个数据中心、每兆瓦电力，都依赖稳定的清洁水供应。经济格局，重新定义竞争力。但这场人工智能革命存在一个隐藏的脆弱点：每 直到最近，关于人工智能的讨论仍聚焦于能源、原材料等常见制约因素。如今，行业、社区和政策制定者逐渐意识到，在这个本就面临水资源压力的世界里，人工智能带来了新的影响。然而，由于缺乏相关数据和对人工智能的深入了解，解决方案的探索进程受阻。《滋养新经济》报告提供了一个基于事实的战略框架，助力人们理解其中的挑战与机遇。 本报告梳理了人工智能对全球水资源供应造成的压力点 ⸺ 随着水资源日益稀缺，工业与社区可能会为争夺水资源产生竞争。更为重要的是，报告指出了能够实现双重目标的路径：既保障社区获得经济实惠、安全健康的水资源，又维护人工智能经济带来的创新红利。 选择至关重要。若管理不当，水资源需求可能会演变为人类与发展之间的零和博弈；若管理得当，它将成为更大变革的催化剂：推动全球向更高水平的水资源安全转型。 我们的目标是为所有决策者 ⸺ 从政策制定者到公用事业公司、科技企业和投资者 ⸺ 提供一个共同框架，就如何为人工智能经济解决水资源问题展开广泛对话。如今，是时候启动一场全面的水资源转型了。调动技术、资本与合作力量的时刻已来临。 目录 数据中心的新增建设需求，预计将集中于当前已面临水资源承压、且未来存在水资源风险的区域 新经济领域并非必须增加额外的淡水取水需求。其机遇在于水资源回用以及管网效率的提升 结论：一种新型合作伙伴关系 数据中心的用水量虽占据一定规模，但需结合整体工业用水的大背景进行考量 水资源为新经济发展提供支撑，而新经济亦能为环境转型注入动力 超大型数据中心的用水效率，也会因运营商的策略不同而存在差异 执行摘要 化威胁为机遇 人工智能革命正在重塑全球经济，同时也改变着我们管理水资源的方式。要充分拥抱人工智能带来的红利，就必须应对其价值链中水资源需求的大幅增长。然而，新经济、水务公司和社区可以通过合作，以可控成本扩展水利基础设施和水资源供应，从而实现共赢。这些以效率、循环利用和基础设施更新为核心的合作，构成了可持续增长的“水资源转型”关键。 人工智能的水足迹并非如大多数人所想。虽然公众的注意力往往集中在数据中心的冷却上，但这实际上是人工智能价值链中耗水最少的环节。该价值链还包括制造半导体芯片、为数据中心和晶圆厂供电所消耗的水资源。 时机背景 增长需求 人工智能新经济的三大核心产业为：数据中心、芯片制造厂和发电行业。 人工智能的快速落地应用，正以空前的速度和规模，给现有基础设施带来额外的需求负荷 用水需求攀升的同时，气候极端事件频发，导致水循环系统的稳定性大幅下 降、供 水 保 障 持 续 减弱。 增长态势 网络效率与再利用：减少泄漏和整合再利用可抵消取水量增长，将未来需求维持在当前水平。 2025年，新经济的淡水取水量达23.7立方公里，较2020年增长38%；到2050年，用水量将再增长129%。尽管如此，与其他主要经济驱动产业相比，该行业的水资源消耗强度仍低得多 ⸺2025 年其工业取水量仅占总量的 3.7%。人工智能的水资源足迹虽不及其他行业密集，但因其以下四个特点引发广泛关注： 位置因素 优化能源结构：支持可再生能源的整合与部署，推动能源结构从煤炭向天然气转型。 系统短板 水资源可用性很少成为选址决策的关键因素，因此半导体制造厂和数据中心仍集中在水资源紧张地区。 数十年的投资不足导致公共水务基础设施老化，难以应对新需求。 提升现场效率：将领先芯片制造厂和数据中心的最佳实践推广至全行业。 城市需要可靠、具韧性的供水系统，而新经济企业需要稳定的供应并愿意为此投资。跨行业合作可实现： 行动倡议 实施满足市政和工业需求的综合再利用与防泄漏项目。启动 “水资源转型”，增强气候韧性，释放人工智能驱动的经济增长潜力。 挑战显而易见：我们必须迅速行动，让水资源成为新经济的催化剂。 经济转型中的水资源 所有经济转型都要求调整水资源管理方式，此次亦不例外 尽管人工智能革命带来的水资源风险不像过去的污染那样具有外部性，但作为对本已紧张的共享水资源的额外消耗，它仍构成了威胁。随着经济的演变，我们管理和重视水资源的方式也必须随之改变。 从19世纪的纺织厂到如今的人工智能数据中心，每一次重大转型都重塑了全球的用水格局。重工业最初集中在主要河流与湖泊沿岸，直到污染问题催生了相关监管法规。相比钢铁或化工等传统产业，新经济下的产业用水量更低，但它们兴起于一个水资源系统已不堪重负的世界。全球气温升高加剧了干旱与洪水的发生，与此同时，数十年的投资不足也让公共供水基础设施变得极度脆弱。 适应工业用水新模式的过程向来充满阵痛。以化石燃料为动力的传统制造业经济花了超过 100 年时间才正视其对水资源的影响，最终在 20 世纪 70 年代初出台了《清洁水法》。好消息是，数据中心和芯片行业现在愿意主动参与应对这一问题 ⸺ 因为其运营稳定性正面临威胁。本报告概述了一项战略，旨在将这种经济风险转化为全民共享的韧性未来。 水资源管理与工业地理分布 早期工业逐水而居 重工业塑造现代城市 人工智能打破传统格局 水资源管理者面临的新挑战 传统云数据中心为最大限度减少延迟而靠近人口密集区，但用于训练和运行人工智能模型的数据中心有着不同的优先级：低成本电力和房地产更为重要。水资源可用性并非选址的关键因素，这带来了运营和战略风险。 钢铁、化工和造纸制造业⸺“旧经济”的主要组成部分 ⸺ 集中在主要河流和湖泊沿岸，以确保获得大量冷却和排放用水。随着时间推移，这些水域遭到污染，催生了新的治理模式和法规。 19 世纪的纺织厂集中在水资源充沛的山谷，利用河流满足动力和生产需求。用户间的冲突推动了首批共享水资源管理系统的建立。到 1900 年，工业用水占全球淡水使用量的 10%-15%。 尽管与传统行业相比，人工智能的用水量相对适中，但它与水资源丰富地区的“脱钩”特性，要求我们制定积极的可持续供应、回收和区域韧性战略。 人工智能的水资源足迹 人工智能通过三种方式消耗水资源：数据中心现场冷却、场外发电、芯片制造 新的分析表明，使用人工智能 30 分钟仅需消耗略多于 600 毫升的水，远低于此前对人工智能每次查询用水量的估计。最大的水资源消耗来自数据中心的电力供应，其次是芯片制造中嵌入的水资源消耗，最后是数据中心现场冷却需求。 在新经济中，人工智能是最关键的增长引擎。其部署依赖高耗能的数据中心和半导体制造厂，后者为人工智能和云基础设施提供必需的芯片和服务器。 用水与耗水：两者同等重要 来源：GWI国际水务智库要厘清工业用水对水资源的全面影响，需先明确消耗性用水与非消耗性用水的区别。抽取后被回排的水体 ⸺ 其水温往往升高或水质发生改变 ⸺ 仍会破坏生态系统，同时挤占其他用水主体的水资源空间。而消耗性水损失会将水体永久性从流域中流失，在新经济业态下，这一损耗主要源于冷却用水的蒸发。两类用水行为均会影响水资源的可利用量、水质与系统韧性，因此亟需采取一体化的管理策略，并提升用水信息的透明度。 研究方法 芯片 数据中心冷却 运营用水足迹与生产用水足迹 发电 相较于半导体行业在新经济整体水资源消耗中的占比，单枚芯片的隐含水足迹规模相对较小。原因在于，上述每30分钟的测算数值仅反映单枚芯片的全生命周期水耗，而半导体行业的芯片产能既服务于新建数据中心，也用于存量数据中心的升级改造。此外，该隐含水耗的核算范围仅包含数据中心内的处理芯片，并未涵盖终端用户自有设备所使用的芯片。 采纳芯片生产环节的申报耗水量，计算图形处理器（GPU）的隐含水耗；并结合图形处理器2.5年的使用生命周期及生产加工效率，对该隐含水耗数值进行均摊核算。 采用主要数据中心运营商报告的供电结构，并将煤炭、天然气和核能的标准水资源消耗强度应用于热电部分。基于人工智能高强度使用的估计，30 分钟的耗电量为32.5 瓦时。 基于对不同冷却技术水资源利用效率的分析及其在行业中的当前应用情况。 水资源与新经济 不仅数据中心需要水资源，芯片制造和可再生能源也将影响未来需求 向数字化和脱碳经济的转型正在重塑全球水资源使用格局，并推动新经济产业的水资源需求大幅增长。到 2050 年，数据中心、半导体制造厂及相关发电行业的用水量预计将增长 129%。 这三大行业构成了新经济的支柱，但均严重依赖稳定的水资源供应来满足冷却和生产需求。受环境压力和工艺变革影响，新经济领域的水资源使用动态正发生变化：部分领域的水资源消耗强度（单位产出的用水量）上升，而其他领域则有所下降。 新的水资源影响 新的水资源风险 多种因素将影响新经济的增长和水资源消耗强度，或加剧、或降低其影响。我们的情景预测显示，到2050 年，水资源需求将增加一倍以上，年需求量超过 54 立方公里，相当于加利福尼亚州的地表储水量，或近 2200 万个奥林匹克标准游泳池的水量。 风险不在于用水量的多少，而在于用水的时机和地点。水资源正迅速成为新经济的重大风险因素，影响着资源安全和运营许可。 半导体行业的水资源风险 芯片制造厂面临水资源消耗强度上升与水资源稀缺的持续影响 受数据中心需求激增和单芯片水资源消耗强度上升的推动，到 2050 年，半导体行业的水资源需求可能增长 600% 以上。其中大部分增长将出现在水资源稀缺地区。 芯片的生产制程处于微纳尺度，因此制造环节所需的用水必须达到超纯水标准。随着人工智能专用芯片的制造需求持续增长，这类制程用水的需求量预计将大幅攀升。此外，新建晶圆厂仍持续集聚于少数核心区域，主要集中在台湾地区和美国西南部 ⸺ 这些区域均属水资源紧缺地带。 芯片制造中的水资源使用 先进芯片制造厂的地理位置 制造商在选择芯片厂地址时，优先考虑基础设施接入、监管激励措施和自然灾害低风险地区。水资源可用性并非决定性因素，这意味着它们往往位于水资源压力较大的地区。 生产超纯水的水资源消耗强度极高。每生产 1 立方米超纯水，最多需要 4 立方米原水。随着芯片技术的不断进步，纯度标准的提高进一步增加了其生产过程中的水资源消耗强度。 对供应链脆弱性的担忧以及该行业在东亚的集中化，引发了美国的制造业回流努力，政府为芯片厂开发商提供了大量资金，以扩大其在美国的业务。亚利桑那州、得克萨斯州和纽约州目前正在建设新的工厂。 全球半导体需求的爆发式增长，伴随着芯片制造过程中水资源消耗强度的上升。每一代新的制造技术都会在每个晶圆上增加更多的蚀刻和清洗步骤，从而大幅增加对超纯水的需求。因此，到 2030 年，半导体制造的水资源消耗强度将上升 27%。然而，芯片制造厂仍集中在水资源本就有限的水资源紧张地区。由于搬迁可能性不大，大规模的水资源再利用和回收将是维持芯片生产和当地水资源安全的关键。 半导体行业的水资源战略 改进水资源再利用方案将是提升供应链韧性的关键 行业的高速发展，加之产业持续集聚于水资源高风险区域，正不断加剧该领域面临的水资源短缺相关风险。这就要求行业采用全新的水资源管理策略，以缓解淡水取水量攀升带来的各类风险。 半导体晶圆厂长期选址缺水区域，资源压力日趋严峻：台湾干旱频次上升，亚利桑那州水源争夺加剧。虽厂区已广泛应用水回用循环技术，但行业淡水取水量仍大幅攀升，各类风险倒逼行业重新聚焦水资源韧性建设。 水资源稀缺与挑战 主要半导体制造商设施的水资源压力分布 虽然半导体企业已意识到当前面临的水资源风险，但极端天气事件发生频率的增加，正改变着该行业韧性建设的经济效益。 全球29%的半导体芯片厂位于水资源极度紧张的地区 •2021 年干旱期间，全球最大的芯片制造企业台积电（中国台湾积体电路制造股份有限公司）不得不通过运水车为其中