PCB调研20250704

VIPPCB调研:AI服务器及交换机场景中PCB技术升级趋势分析, OAM/UBB对PCB的具体需求情况,供应商良率及利润率影响因素等-聚焦英伟达/Meta/谷歌/AMD/生益/沪电等 原创半导体2025/07/02 15:29 阅读1123点赞0 在AI服务器和交换机的应用场景中，PCB HDI技术的升级趋势是否明显？其背后的驱动因素是什么？ 在AI服务器和交换机领域，PCB HDI技术的升级趋势非常显著。主要驱动因素包括算力需求的持续增长以及功耗的大幅提升，这直接导致芯片尺寸增大、引脚数量增加、引脚间距缩小。在这种情况下，芯片与芯片之间互联所需的PCB上的BGA区域密度显著提高。例如，在OAM板卡上，其尺寸接近A4纸大小，但需要容纳高密度的大型芯片。这种设计要求推动了HDI技术向更高阶发展，以满足更精细化布线和更高互联密度的需求。从工艺角度来看，这对镭射精度、线宽线距控制以及材料涨缩稳定性提出了更高要求。例如，如果材料在加工过程中涨缩过大或不稳定，将导致HDI对准困难，从而影响整体制造质量。因此，在AI服务器和交换机传输速率及功耗不断提升的背景下，高阶HDI成为必然选择。 OAM板卡由于直接与GPU等核心芯片进行互联，对HDI技术要求最高。目前以NVIDIA为代表，其OAM板卡普遍采用3阶以上的HDI设计，并有向7阶发展的趋势。而AMD产品则多采用3阶左右的HDI设计，相较之下略低一些。AC厂商主要面向推理性能优化，其OAM板卡通常使用2至3阶HDI。UBB作为连接OAM板卡与其他组件的平台，本身并不直接承载芯片，因此通常无需采用HDI技术。相比之下，交换机虽然也涉及一定程度的芯片互联，但其主要通过外层实现一阶HDI设计即可满足需求，因此对高阶HDI依赖较低。 当前英伟达、AMD及ASIC厂商在OAM板卡上使用的具体HDI等级如何？ 英伟达目前在其最新一代产品（如H系列及B系列）中已全面采用5阶以上的HDI设计，并可能进一步向7阶演进。AMD自300系列开始普遍使用3阶左右的HDI，而ASIC厂商由于专注于推理性能优化，其OAM板卡多采用2至3阶之间的设计。 材料特性如何影响PCB HDI加工过程中的良率？有哪些关键指标需要关注？ 材料特性对PCB HDI加工良率具有重要影响。由于PCB制造过程中涉及多次干湿循环（如烘烤工艺），材料会经历热胀冷缩，这种反复变化加速了材料老化并可能导致尺寸形变量的不规则波动。在行业内，通过X-Ray检测可以测量出百万分之一级别（PPM）的形变量，例如正向100PPM或负向300PPM。如果材料涨缩无规律，将严重影响加工过程中的对位精度，从而降低良率。关键指标包括材料在平面方向上的尺寸稳定性，以及经过冷热循环后的形变一致性。此外，由于镭射孔径通常仅几十微米，对位误差即使极小，也会显著影响最终成品质量。因此，选择具有优异涨缩性能且形变规律明确的材料是提高良率的重要前提。 除了材料特性外，加工设备和经验积累是否也会对PCB HDI良率产生影响？ 加工设备和经验积累同样是决定PCB HDI良率的重要因素。一方面，高精度设备能够更加准确地捕捉材料涨缩数据，从而提升对位精度；另一方面，加工企业通过长期生产实践，可以逐步摸索出不同材料特性的规律，从而优化制程参数，提高生产效率与成品合格率。然而，在初期阶段，由于缺乏足够经验，新型高端材料往往会导致较低良率，需要经过数月甚至更长时间才能实现稳定生产。此外，镭射钻孔过程中胶渣处理等细节环节也需高度重视，以确保最终产品质量达到预期标准。另外，胶渣残留在孔壁会直接影响后续镀铜工艺的效果，导致难以实现良好的镀层。因此，必须彻底清除胶渣。除胶量的控制需要结合PCB板材特性进行精确调整，这一过程涉及两大核心环节：一是除胶工艺本身，二是图形转移及镭射对位精度。这不仅依赖于设备性能（如镭射设备），还与加工经验和工程师水平密切相关。 当前市场上有哪些主要厂商提供用于PCB钻孔的镭射设备？国内供应商与海外供应商相比有何差距？目前市场上主流的PCB钻孔用镭射设备主要由三菱和日立提供。国内也有一些厂商，如大族数控等，但在技术成熟度和产品性能方面，与海外领先厂商仍存在一定差距。 AI计算架构的发展对HDI技术应用产生了哪些影响？UBB和OAM在设计中如何体现这种变化？在AI计算架构中，OAM通常采用高阶HDI技术，而UBB则更多使用通孔设计，因为UBB主要承担高速信号传输任务，并不直接集成芯片。然而，随着AI产品架构的发展，例如新型设计中有将CPU和GPU封装在同一块板子上，这种超级计算机模式可能会取消传统意义上的UBB，同时扩大OAM面积。此外，在行业内被称为“computer trade”的部分，也逐渐向高阶HDI能力发展。另外，引脚数量从过去几十万级增长至百万级，例如从五六十万个增加到超过200万个，引脚密度呈现四到五倍增长。这种规模化提升对PCB布线密度、层数以及高阶HDI能力提出了更高要求。 CPU与GPU封装模式向单板封装模式转变后，对单块PCB面积及切割效率产生了怎样的影响？单板封装模式下，每块PCB面积较之前增长三到四倍。例如，以前每块板可切割出12个OAM，现在只能切割出约3个。这表明单块OAM所占面积显著增大，从而降低了单位板材的切割效率。 亚马逊方案中的OAM面积为何较小，其用量却较大？其设计特点如何体现？亚马逊方案中的OAM实际上是一种载板，其功能相对简单，不承担复杂走线任务，因此材料等级较低且面积较小。然而，其UBB承担大量高速信号传输任务，用料等级更高且需求量巨大，这是其整体用量大的主要原因。此外，与英伟达等方案相比，亚马逊通过不同架构实现需求满足，但其整体需求规模依然推动了用料总量增加。 功耗提升及算力增强趋势下，高多层技术与高阶HDI技术分别适用于哪些场景？两者选择依据是什么？高多层技术与高阶HDI技术选择取决于布线密度及芯片互联需求。对于像OAM这样的小型板子，由于布线密度极高，需要采用高阶HDI。而对于不直接连接芯片但需承载高速信号传输任务（如UBB或交换机基板），则倾向于通过增加层数来满足需求。因此，高多层和高阶HDI并非互斥，而是根据具体应用场景分别优化设计方向。 HDI技术的良率与哪些因素相关？HDI技术的良率主要与工艺水平、设备性能和人员经验密切相关。 国内厂商在ASIC相关板卡制造中的现状如何？亚马逊和谷歌是否已与国内厂商合作？在ASIC相关板卡制造中，目前亚马逊主要选择生益电子作为合作伙伴，而谷歌则倾向于深南电路。其他国内厂商尚未明显参与其中。在配套子卡方面，例如广和等企业已涉足部分小型板卡生产，这些小型板卡由于国外产能不足而转移至国内生产，其供应要求相对较低，因此为国内厂商提供了一定机会。 英伟达与亚马逊、谷歌在HDI应用上的价值量有何差异？未来趋势如何？ 英伟达的OAM上采用五阶HDI，每平方米价值约700-800元。而亚马逊和谷歌目前使用两三阶HDI，每平方米价值仅200多元。因此，与英伟达相比，其单芯片对应的UBB价值量仅为英伟达的1/3左右。然而，随着产品复杂度增加，两三阶HDI将逐渐无法满足需求，这些客户未来可能会转向四五阶HDI，从而提高整体价值量。 为什么ASIC厂商的PCB用量总体高于英伟达等GPU厂商？ ASIC厂商的PCB用量高于英伟达主要有两个原因。首先，ASIC使用的PCB层数更高，其设计通常需要更复杂的多层板结构。其次，ASIC厂商在材料选择上采用了更高级别的材料，例如亚马逊已经使用M8等级材料，而英伟达当时使用M6等级。这种差异源于ASIC芯片本身功耗和损耗较大，需要通过更严格的PCB设计来弥补链路损耗，从而满足高速互联需求。 PCB走线是否能够改善芯片间速率交换中的损耗问题？ 是可以改善的。在芯片间速率交换中，总链路损耗是一个固定值，例如30dB。如果某一芯片（如英伟达）本身性能优越，其内部消耗仅为10dB，那么留给PCB走线部分可接受20dB损耗。而对于性能较弱、功耗较大的芯片（如亚马逊），其内部消耗可能达到20dB，这就要求PCB走线部分只能容许10dB损耗。因此，为了满足总链路要求，亚马逊需要采用更严格、更高质量的PCB设计和材料。 不会减少。尽管芯片优化可能降低部分内部功耗，但整体算力需求持续增长，同时对高速传输和可靠性的要求也在提高。这意味着所需材料等级只会不断升级，以适应日益复杂的数据处理任务。例如，目前AI服务器中用于PCB成本占整机物料清单（BOM）的比例不到1%，因此即使升级到更高级别材料，对整体成本影响也非常有限。 交换机升级至1.6T后，对PCB用量及技术规格有哪些影响？1.6T交换机对PCB提出了更高要求。首先，高速信号传输速率更高，这需要更多高速布线层，并推动从M8级向M9 级材料迭代，以满足新的信号衰减限制。此外，由于功率密度增加，供电层数量也需增加，同时高速信号层数进一步提升，使得整个板子向更加复杂的高多层方向发展。这种趋势同样适用于UBB主板以及其他承担高速信号传输任务的重要组件。 高多层主要应用于引脚数量增多且需要支持高速信号传输的大型设备，如交换机中的UBB主板。这是因为高多层结构能够有效降低信号干扰并提高传输效率。而传统HDI则通常用于阶数较低的一阶布线场景，不适合处理超大规模数据流。因此，在当前1.6T及以上规格交换机中，高多层仍是首选方案，以确保性能稳定性和可靠性。 HDI技术适用于哪些场景，其主要优势是什么？ HDI技术主要适用于小尺寸、高互联密度的产品，尤其是在芯片尺寸较大但整体产品尺寸要求较小的情况下。例如，智能手机等消费电子类产品通常采用HDI设计。然而，在通信类产品中，由于其对高速信号传输的需求更高，高多层PCB具有明显优势。高多层可以实现更大的厚度，而HDI受限于镭射钻孔工艺，无法做到很厚，这会影响信号传输性能。具体而言，高多层通过一次性钻通孔工艺，可以增加绝缘层厚度，从而降低信号损耗，而HDI由于厚度限制，不适合高速信号应用。 高多层PCB在信号传输方面的技术优势如何体现？ 高多层PCB通过一次性钻通孔工艺，可以实现更大的介质厚度。由于电信号在绝缘层中传播，增加绝缘层厚度能够有效减少信号损耗。此外，高多层设计避免了HDI因镭射钻孔能量不足导致短路的问题。因此，在需要高速信号传输的场景下，例如UBB交换机等设备，更倾向于采用高多层设计以优化性能。 在交换机领域，随着速率提升，对PCB价值量有何影响？ 随着交换机速率提升，PCB价值量会显著增加。这种增长主要体现在两方面：一是材料升级和板材复杂性的提高；二是加工要求变得更加严格，需要由具备高端制造能力的板厂完成生产。在打样阶段，这种价值量增长可达到50%以上。此外，由于市场上能够满足这些高端需求的板厂数量有限，也进一步推升了价格水平。 目前HDI产能供需紧张现象明显，这一趋势预计在未来1-2年内仍将持续，因为AI相关应用需求旺盛。同时，由于头部企业长期专注于高端产品开发，与二线厂商之间差距逐渐拉大，其技术积累和合作伙伴关系使其保持竞争优势。因此，从历史经验来看，高毛利率更多来源于技术领先带来的溢价能力，而非单纯依赖供需周期波动。 材料升级通常会带来正向利润贡献。一方面，新材料成本上升后，相应报价系统也会同步调整；另一方面，每代新材料迭代过程中，对加工精度和设计复杂性的要求提高，使得企业能够从中获取额外利润。 高端通信设备（如800G、1.6T交换机）使用高多层PCB时，其盈利水平如何表现？其利润水平显著优于传统低端或中低端市场，利润较高。 当前1.6T交换机PCB的主要供应商有哪些？目前1.6T交换机PCB的打样工作主要集中于沪电、TTM、ISU以及台湾金像电等几家板厂，其中沪电承担了较大比 例。 高端交换机PCB制造要求厂商具备新产品开发中的深度合作经验，因为新产品通常涉及多种创新方案，只有通过实际项目合作才能掌握相关技术。例如，低端交换机尚未成熟生产的厂商难以直接承接高端交换机订单，这反映了技术代际之间的