AI 服务器/EGS 平台升级拉动高速 PCB 需求

印制电路板简称PCB（PrintedCircuitBoard），PCB基板由导电的铜箔和中间的绝缘隔热材料组成，利用网状的细小线路形成各种电子零组件之间的预定电路连接。这种连接功能使PCB成为电子产品的关键电子互连件，因此，PCB被誉为“电子产品之母”。

PCB按材质可以分为有机材质板和无机材质板，按结构不同可分为刚性板、挠性板、刚挠结合板和封装基板，按层数不同可分为单面板、双面板和多层板。PCB产业链上游主要涉及相关原材料的制造，如覆铜板、半固化片、铜箔、铜球、金盐、干膜和油墨等；中游主要是PCB的制造；而下游则是PCB的广泛应用，包括通讯、消费电子、汽车电子、工控、医疗、航空航天、国防和半导体封装等领域。

(资料图)

PCB技术发展趋势主要体现在微型化、高层化、柔性化和智能化方面。微型化是指随着消费电子产品的小型化和功能多样化发展，PCB需要搭载更多元器件并缩小尺寸，要求PCB具有更高的精密度和微细化能力。高层化是指随着计算机和服务器领域在5G和AI时代的高速高频发展，PCB需要高频高速工作、性能稳定，并承担更复杂的功能，要求PCB具有更多的层数和更复杂的结构。柔性化是指随着可穿戴设备和柔性显示屏等新兴应用的兴起，PCB需要具有良好的柔韧性和可弯曲性以适应不同形状和空间，要求PCB具有更好的柔性和可靠性。智能化是指随着物联网、智能汽车等领域的发展，PCB需要具有更强的数据处理能力和智能控制能力以实现设备之间的互联互通和自动化管理，要求PCB有更高的集成度和智能度。

高速PCB主要用于高速数字电路中，需要保证信号传输的完整性。高频PCB主要用于高频（频率在1GHz以上）和超高频（频率在10GHz以上）电子设备，如射频芯片、微波接收器、射频开关、空位调谐器、频率选择网络等。和高频PCB不同，设计高速PCB时，更多需要考虑到信号完整性、阻抗匹配、信号耦合和信号噪声等因素。为了满足这些要求，高速PCB需要采用特殊的材料并采用特殊的工艺，在高速PCB设计中，选择合适的高速CCL材料至关重要。

数据中心交换机和AI服务器是高速板的重要应用领域。AI服务器通常具有大内存和高速存储器、多核心处理器等特点，需要PCB的规格和性能与之匹配。国内主流的数据中心交换机端口速率正在由10G/40G向400G/800G升级演进。根据Dell’Oro发布的报告，预计到2027年，400Gbps及更高速度将占据数据中心交换机销售额的近70%，这些都离不开高速PCB的应用。

汽车智能化对高速板的需求提升。在电气化、智能化和网联化的驱动下，ADAS(高级驾驶辅助系统)、智能座舱、动力系统电气化、汽车电子功能架构等领域对中高端PCB的需求持续高增。具有整合性、多功能、高效能等特性的电子控制单元（ECU）将推动相关高端汽车板的需求增加。

CCL是PCB主要材料之一

CCL，全称为CopperCladLaminate，中文名叫覆铜板，是一种将电子玻纤布或其他增强材料用树脂浸渍，一面或两面用铜箔覆盖，再经过热压而制作成的一种板状材料，具有介电性能及机械性能好等特点，其上游主要包括铜箔、树脂、玻纤布等原材料行业，下游主要包括通讯设备、消费电子、汽车电子等领域。

PCB的性能、品质、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及长期的可靠性及稳定性在很大程度上取决于CCL。CCL作为PCB制造中的核心基板材料，对PCB主要起互连导通、绝缘和支撑的作用，对电路中信号的传输速度、能量损失和特性阻抗等有很大的影响。CCL的技术发展趋势与PCB的技术发展趋势相一致，主要体现在微型化、高层化、柔性化和智能化等方面。例如，HDI板和类载板对CCL的微细化能力要求更高;高多层通孔板和背板对CCL的层数和结构要求更高;柔性板和刚挠结合板对CCL的柔韧性和可靠性要求更高;封装基板和嵌入式元件板对CCL的集成度和智能度要求更高。

根据增强材料的不同，可以将CCL分成玻纤布基CCL、纸基CCL、复合基CCL。其中玻纤布基CCL采用的增强材料是玻璃纤维布，适用于消费电子产品的制造，在PCB主板弯曲时玻璃纤维能够吸收大部分应力，使玻璃纤维布基CCL具有很好的机械性能。纸基CCL采用的是木浆纤维纸，主要应用于制造计算机、通讯设备等电子工业产品。而复合基CCL是以木浆纤维纸或棉浆纤维纸作芯材增强材料，以玻璃纤维布作表层增强材料，广泛应用于制造高档家电及电子设备等。

根据绝缘树脂的不同，还可以将CCL分成环氧树脂CCL、聚醋树脂CCL、酚醛树脂CCL。根据机械性能的不同，可以将CCL分成刚性CCL、挠性CCL。

根据CCL自身介电损耗（Df）和介电常数（Dk）的大小，可以将CCL分成高速CCL和高频CCL两类。高速CCL强调其自身的介电损耗（Df），目前市场上常用的高速CCL等级也是依照介电损耗（Df）的大小来划分的。相比于高速CCL，高频CCL更加注重介电常数（Dk）的大小和变化，以及介电常数（Dk）的稳定性。

CCL约占PCB生产成本的30%，其介电常数（Dk）和介质损耗因子（Df）值更是直接决定了PCB性能。介电常数（Dk）越低，传输信号的速度越快；质损耗因子（Df）越小，信号传输损耗越小。

高速CCL是指具有高信号传输速度、高特性阻抗精度、低传送信号分散性、低损耗（Df）的覆铜板。高速板分了很多等级，一般用标杆公司松下(Panasonic)的M系列对比，如M4、M6、M7等，数字越大越先进，适应的传输速率越高。M4级别是lowloss级别的材料，大致对应传输速率为16Gbps，M6级别是verylowloss级别的材料，M7级别是superultralowloss，大致对应传输率为32Gbps。

AI服务器对PCB的性能提出更高的要求

AI服务器是专门为运行人工智能算法和处理大规模数据而设计的高性能计算机，它们通常具备高处理能力、大内存和高速存储器、多核心处理器、高速网络接口等特点，能够应对复杂的计算任务和大数据量的处理任务。

AI服务器中PCB价值量的提升主要体现在以下几个模块：GPU加速卡（OAM），主要由GPU芯片、内存芯片、电源模块、散热器等部件组成，通过PCB板来连接和传输信号。GPU加速卡可以分为两种类型：SXM版本和PCIE版本。SXM版本是指使用NVIDIA公司开发的SXM接口连接GPU芯片和主板的加速卡；PCIE版本是指使用标准的PCIE接口连接GPU芯片和主板的加速卡。SXM版本相比PCIE版本具有更高的带宽和更低的延迟，但也需要更高级别的PCB板和散热系统。

先进的GPU加速卡需要使用5阶20层或以上的HDI板，HDI板是高密度互连板的简称，它是一种通过激光钻孔或微细加工技术，在普通PCB板上形成微小的孔径或线宽，从而实现更高层次、更密集的布线和连接的PCB板。HDI板可以提高信号完整性、降低电磁干扰、缩小尺寸和重量、增强可靠性等优点。HDI板可以分为不同的阶数和层数，阶数表示每个层面上有多少次激光钻孔或微细加工，层数表示有多少个层面叠加在一起。一般来说，阶数越高，层数越多，HDI板的密度和复杂度就越高。GPU芯片和内存芯片都有很多引脚或焊盘，需要通过HDI板来实现高效率、低延迟、低功耗、低噪声的信号传输。

GPU加速卡需要使用高层次、高密度、高可靠性的HDI板来连接各个部件，主要有以下几个原因：

GPU芯片和内存芯片都有很多引脚或焊盘，需要通过HDI板来实现高效率、低延迟、低功耗、低噪声的信号传输。

GPU加速卡的功耗较高，会产生大量的热量，如果不能及时散发，会影响其稳定性和寿命。因此，需要使用具有良好导热性能的HDI板材料。

GPU加速卡的尺寸较小，需要使用HDI板来减少PCB板的面积和厚度，提高空间利用率和散热效果。

GPU加速卡的性能较高，需要使用HDI板来支持更高的频率和带宽，提高数据传输速度和质量。

5阶20层以上的HDI板是目前PCB行业中高端且昂贵的产品之一，其制造工艺要求非常高，需要使用先进的设备、材料和工艺。目前，全球能够生产这种HDI板的厂商很少，主要集中在日本、韩国、中国台湾等地。

GPU加速卡对CCL的具体要求主要有以下几点：

高频高速性能：由于AI服务器需要处理大量的数据和信号，因此GPU加速卡需要使用具有高频高速性能的CCL，即能够在高频率下保持低损耗、低时延、低串扰、低噪声等特性的CCL。这需要CCL具有较低的介电常数（Dk）、介电损耗（Df）、表面粗糙度（Rz）等参数。

导热性能：由于GPU加速卡的功耗较高，会产生大量的热量，如果不能及时散发，会影响其稳定性和寿命。因此，GPU加速卡需要使用具有良好导热性能的CCL，即能够有效地将热量从芯片传导到散热器或外部环境的CCL。这需要CCL具有较高的导热系数（K）和较低的热膨胀系数（CTE）等参数。

可靠性：由于GPU加速卡需要在复杂的环境中长期稳定运行，因此GPU加速卡需要使用具有高可靠性的CCL，即能够抵抗各种应力和环境因素的影响，保持其结构和功能不变的CCL。这需要CCL具有较高的玻璃化转变温度（Tg）、较低的水分吸收率（MOT）、较强的机械强度和耐化学腐蚀性等参数。

GPU模组板（UBB），即UnitBaseboard，是一种用于搭载整个GPU平台的PCB板。GPU模组板的主要功能是连接多个GPU加速卡并与CPU主板通信。GPU加速卡，即Open。

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