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PCB技术迭代

当SerDes速率从112G迈向224G,PCB不能再靠“堆层数”解决问题了——材料要换(M9树脂+石英布+HVLP5铜箔)、工艺要改(mSAP/SAP+激光钻孔)、架构要变(CoWoP+正交背板+埋嵌式)。东吴证券这份报告系统梳理了PCB技术迭代的全部路径,结论很直接:224G时代,PCB从“配角”变成了“主角”。

CoWoP封装:去除ABF基板,PCB必须达到封装级精度

CoWoP(Chip on Wafer on PCB)是英伟达可能用于Rubin Ultra平台的下一代封装方案,其核心变革是:完全去除ABF基板,直接将芯片与中介层安装在高精度PCB(SLP)上。

这一方案理论上实现了最短信号路径、最低成本并改善了热管理灵活性,但对PCB提出了极高要求:线宽/线距精度需达15-20微米甚至10微米以下——这意味着系统板必须承担此前封装基板的高密度布线功能。报告指出,CoWoP方案要求PCB工厂升级到接近先进封装标准的洁净室,并采用mSAP工艺和1.5微米超薄铜箔(目前三井矿业几乎100%垄断)。

此外,直接安装在PCB上的裸芯片和中介层面临热循环与CTE不匹配导致的翘曲风险,要求玻纤布具备极低CTE——石英布CTE仅0.5×10⁻⁶/K,远优于E布的5.4×10⁻⁶/K,成为CoWoP方案的关键材料选项。CoWoP方案对板面平整度、尺寸稳定性及制造良率提出了前所未有的挑战,但也将PCB从“二级封装”推向“一级封装”的技术高度,价值量有望实现质的飞跃。

正交背板:224G传输的架构革命

英伟达Kyber机柜(Rubin Ultra NVL576)采用正交背板方案替代铜缆背板,是PCB架构层面的重大变革。每个机架包含4个Canister,每个Canister包含18个计算板、6个交换板及2个机柜管理板,正交背板为Canister中的计算板和交换板提供扩展链路。

正交背板的核心挑战在于信号完整性。英伟达Rubin Ultra芯片使用224G SerDes,传输速率较B200/B300进一步提高。在224G速率下,信号损耗控制成为最关键的技术瓶颈——树脂材料需达到M9等级(Df<0.001)或PTFE(Df达10⁻⁴-10⁻⁵数量级),铜箔需采用HVLP5(Rz≤0.4微米),玻纤布需升级至石英布(Df 0.0001)。这三个材料的协同升级,决定了正交背板能否在224G速率下保持信号完整性。

报告指出,正交背板方案使PCB单柜价值量成倍增长——单柜4个Canister需使用4块正交背板,每块背板均需44层以上、M9+Q布材料,叠加计算板和交换板的升级,总价值量将远超Rubin NVL144的41万元。

材料三剑客:M9树脂+HVLP5铜箔+石英布

224G SerDes时代对PCB材料提出了前所未有的要求,三大核心材料同步升级:

树脂是决定信号损耗的核心变量。松下Megtron系列M9(Df<0.001)对应224G速率,尚未大面积商用。PTFE具备更优电性能(Df达10⁻⁴-10⁻⁵数量级),但热膨胀系数大、加工难度极高。报告判断,M9树脂在2026-2027年将随英伟达Rubin平台放量而大规模应用,PTFE则可能在更高频率场景中逐步渗透。

铜箔方面,HVLP5的Rz≤0.4微米,可最大限度降低趋肤效应与信号损耗。超薄铜箔(1.5微米)需求因光模块与CoWoP平台而激增,目前几乎由三井矿业垄断。中国大陆尚未量产3微米以下铜箔,供应链安全值得关注。

玻纤布方面,石英布各项性能指标全面领先:介电常数3.78(E布6.8-7.1)、介电损耗0.0001(E布0.006)、CTE 0.5×10⁻⁶/K(E布5.4×10⁻⁶/K)。日东纺已推出石英布产品并持续升级,2025年6月宣布玻纤产品涨价20%(8月1日实施)。报告认为,石英布在224G时代将不再是“可选”而是“必选”,需求预计将明显增加。

mSAP/SAP工艺:线宽/线距推向10微米以下

PCB线路加工工艺的升级是CoWoP和224G传输的工艺基础。三种主流工艺各司其职:

减成法是传统工艺,使用厚铜箔通过光刻、曝光、刻蚀形成电路。受限于刻蚀精度,线宽/线距一般较大,已无法满足高端AI服务器PCB需求。

mSAP(改良半加成法)从超薄铜箔(1.5微米)开始,定义图案、镀上铜线,通过闪蚀工艺去掉多余铜,可实现15-20微米线宽/线距。目前主要用在800G交换机板及SLP(类载板)中,是AI服务器PCB的主流工艺路线。

SAP(半加成法)从绝缘基材开始,直接在需要的地方镀铜,可实现极细线宽/线距(10微米以下),但成本最高,目前主要用在高端封装基板。随着CoWoP方案推广,SAP工艺可能从封装基板向高端PCB延伸。

报告还指出,高多层板与HDI中的盲孔、埋孔只能通过激光钻孔实现,背钻工艺用于消除通孔中stub以提升高速信号完整性。叠层方面,高多层与HDI工艺能实现更高密度互连,胜宏科技已具备70多层PCB及20多层高阶HDI生产能力。工艺能力的梯度差异正成为PCB厂商在AI时代分化的核心变量。
点击阅读报告原文: 电子行业深度报告:AI驱动PCB全面升级材料、工艺与架构革新引领产业新周期-250924(60页)
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