AI PCB钻孔工艺专题：PCB升级+孔径微小化 钻孔设备&耗材需求量价齐升

PCB升级+孔径微小化，钻孔设备&耗材需求量价齐升 首席证券分析师：周尔双执业证书编号：S0600515110002zhouersh@dwzq.com.cn 证券分析师：钱尧天执业证书编号：S0600524120015qianyt@dwzq.com.cn 研究助理：陶泽执业证书编号：S0600125080004taoz@dwzq.com.cn 投资要点： 1.AI算力服务器使用什么PCB板？ GB200/GB300的基础架构为18 Compute Tray+9 Switch Tray。①Compute Tray：Bianca板为22层5阶HDI板，使用HDI原因为承载GPU与CPU芯片，需要满足高密度电路的布线要求；②Switch Tray：在GB200中使用6阶HDI作为NV Switch芯片载体，在GB300中切换为高多层板。主要需要满足电信号高速传输的需求。升级到Rubin架构中，由于算力密度的持续提升，铜缆的连接方案已经没有办法满足高密度的互联（机柜空间有限，大量铜缆无法全部放入机柜中，布线过于复杂）。因此在Rubin架构中引入了PCB连接方案作为铜缆连接的替代，增量内容包括Rubin 144 CPX方案中新增的CPX载板与中板，以及Rubin Ultra NVL576方案中的正交背板。 HDI板具备更高布线密度与互联精度，制造难度显著提升。1）层数更多：高阶HDI板需采用盲孔、埋孔、多阶激光叠孔等结构，对激光钻孔、电镀填平、层间对位等环节提出极高精度要求，设备精度、材料兼容性成为关键限制因素；2）孔数更多、孔径更小：随着单位面积布线密度提升，每张板需加工的孔数量显著增加、孔径更小，对激光钻机、自动化电镀线、压合设备的产能与效率提出更高要求。高频高速电信号的传输提高背钻孔加工需求：AI PCB信号互联互通速度要求高，为提升PCB信号传输的速率，需要对PCB板布线与信号传输路径进行优化。背钻孔是在通孔基础上进一步加工，通过剔除多余镀铜干预信号传输走线，减少高速信号的传输损失，提高信号传输效率。 2.PCB生产中最受益环节是哪个？ 1）钻孔设备：①普通机械钻孔设备，国产大族数控已经实现进口替代，整体产品性价比更高；②CCD背钻，国产大族数控积极配合头部PCB厂商改善工艺，目前产品良率与效率持续突破，已实现较多的订单出货。正交背板&中板有望带来较大机械钻需求；③激光钻孔，相比于CO2激光钻，超快激光钻有两点核心优势：①材料兼容性强：适用于M9 Q布加工；②微孔加工强：CO2激光钻加工80μm-150μm孔优势较大，超快激光钻加工30μm-80μm孔优势更大。HDI向精细化发展，未来超快应用前景广阔。 2）钻针耗材：从GB200到GB300到Rubin，PCB板厚持续增加，对应钻针长径比不断提升。高长径比钻针的销售单价显著提升，目前业内50倍长径比钻针单价相比现阶段低长径比钻针单价提升近10倍。在3mm板厚时期，单孔加工仅需一根针，假设单针价格1元即对应单孔成本1元。若板厚升级至8mm，假设单孔加工使用四根不同长径比钻针搭配，单孔成本将提升数十倍。 3.投资建议 钻孔环节为PCB高端化发展最受益环节。钻孔设备领域重点推荐国产钻孔设备龙头【大族数控】，钻针耗材领域重点推荐国产钻针龙头【鼎泰高科】，建议关注【中钨高新】。 4.风险提示 宏观经济风险，PCB生产工艺进程不及预期，算力服务器需求不及预期。 1.AI算力对PCB行业带来哪些新需求？ 2. PCB生产中最受益环节是哪个？ 3.投资建议 4.风险提示 1.1AI算力服务器使用什么PCB板？ ⚫AI服务器需求带动PCB行业向高端化发展。以英伟达GB200为例，Compute Tray和Switch Tray都是HDI板，其中Compute Tray采用（5+12+5）的22层5阶HDI，Switch Tray采用（6+12+6)的24层6阶HDI。预计英伟达GB300中将采用HDI搭配高多层的方案，其中Compute Tray仍采用（5+12+5）的22层5阶HDI，SwitchTray可能采用高多层PCB。过往HDI主要应用在消费电子领域（例如手机、平板电脑），但阶数较低。因此现阶段各家PCB厂商都在积极扩产高阶HDI与高多层产能。 ⚫后续Rubin架构还有方案变革。Rubin架构存在两点潜在变化：1）CCL夹层材料升级至M9，加工难度提升；2）正交背板（3个26层高多层叠层）替换铜连接，PCB重要性进一步提升。 ⚫英伟达作为AI算力服务器行业的领跑者，其方案变革对于整个AI算力服务器都有指导效应。后续亚马逊、谷歌等大厂都将入局，英伟达作为行业领跑者，其架构方案存在借鉴性，PCB需求有望进一步提升。 1.2 GB200/GB300：18 Compute Tray+9 Switch Tary的基础架构 ⚫GB200/GB300的基础架构为18 Compute Tray+9 Switch Tray。①Compute Tray：单Tray中有两张Bianca板，单Bianca板上集成了两张Blackwell GPU+一张Grace CPU。②Switch Tray：单Tray中有两张NV Switch芯片。因此单机柜中共有18*4=72张GPU以及18*2=36张CPU。 ⚫HDI与高多层应用在Compute Tray与Switch Tray中。①Compute Tray：Bianca板为22层5阶HDI板，使用HDI原因为承载GPU与CPU芯片，需要满足高密度电路的布线要求；②Switch Tray：在GB200中使用6阶HDI作为NVSwitch芯片载体，在GB300中切换为高多层板。主要需要满足电信号高速传输的需求。 1.3 Rubin架构带来PCB需求增量 ⚫Rubin架构采用PCB替换铜缆，以实现更高效的互联。在Blackwell架构中，英伟达采用了Cable+PCB的方案实现Compute Tray之间的互联。而升级到Rubin架构中，由于算力密度的持续提升，铜缆的连接方案已经没有办法满足高密度的互联（机柜空间有限，大量铜缆无法全部放入机柜中，布线过于复杂）。因此在Rubin架构中引入了PCB连接方案作为铜缆连接的替代。 1.3 Rubin 144 CPX方案带来PCB中板/CPX基板增量需求 ⚫英伟达推出针对超长上下文处理的芯片CPX。Rubin CPX是首款专为海量上下文AI处理（如百万token推理）设计的CUDA GPU。CPX算力达30PFLOPS (NVFP4精度)，配备128GB GDDR7内存，能处理百万tokens量级的代码和生成式视频，被视为与ASIC芯片竞争的产品。⚫VR NVL144 CPX服务器带来PCB新增量。①CPX载板：相比于NV144架构，该方案新增144个CPX芯片，需要有对应的PCB作为载体；②中板（PCB Midplane）：相比于GB200架构，该方案采用PCB来替换铜缆方案，可以通过升级PCB夹层材料（如M9）以实现电信号传输的完整性。 1.3正交背板：Rubin Ultra高密度互联的优选方案 ⚫Rubin架构中，NV576计划采用正交背板的方案。伴随托盘密度的持续提升，铜链接的布线复杂度逐步难以解决，正交背板的方案计划使用在NV576方案中。通过正交背板上实现铜布线，前后可以连接Compute Tray和Switch Tray，大大优化服务器内部空间，解决铜缆数量太多布线过于复杂过于占空间的问题。 ⚫正交背板预计为3*26的78层高多层结构，为PCB纯增量环节。正交背板是三个高多层叠层的架构，不同于HDI，高多层板的孔径一般大于0.2mm，因此机械钻孔是主流加工方案。正交背板的加工难点体现在层数/厚度变高，因此在钻孔时下刀需要分次进行，加工效率会下降。 ⚫夹层材料的进阶，同样降低加工效率&提出新加工需求。CCL夹层材料向M9方向升级，材料更加坚硬更难加工，钻针消耗速度加快（单针1000孔降低至单针200-300孔）&加工效率降低，对设备节拍以及耗材都提出更高要求。 1.4高阶HDI/高多层板结构更复杂，钻孔加工难度同步提升 ⚫HDI阶数由打盲孔次数决定，高阶HDI加工难度显著提升。HDI的结构一般由（a+N+a）形式表达，其中a代表增层（Build-up layer），N代表核心层（Core layer），这里的a与N都指铜箔导电层的数量。HDI的阶数是由激光打盲孔的次数决定的。以英伟达（6+12+6）结构的24层6阶HDI为例，中间核心层由5层芯板（10层铜箔）+上下两层铜箔（2层）叠层而成，在此基础上还会上下各叠6层铜箔，不同层之间由半固化片PP隔开。 ⚫高多层板加工同样复杂，芯板层数越高加工难度越高。对于高多层板，层数提升后钻孔难度、层间电路设计复杂度均有提升，因此加工难度也有提升。例如英伟达正交背板为3个26层的高多层叠层而成。 ⚫钻孔需求伴随层数提升同步提升。为实现电气导通，铜箔层与铜箔层之间需要通过钻孔+电镀的方式实现层与层之间的电气互联。因此高阶HDI的打孔需求是伴随层数提升有同步提升的。因此钻孔设备环节最为受益。 1.4 AI PCB涉及更多工序、更高精度，制造难度增加 ⚫相比普通通孔板，HDI板具备更高布线密度与互联精度，制造难度显著提升。1）层数更多：高阶HDI板需采用盲孔、埋孔、多阶激光叠孔等结构，对激光钻孔、电镀填平、层间对位等环节提出极高精度要求，设备精度、材料兼容性成为关键限制因素；2）孔数更多、孔径更小：随着单位面积布线密度提升，每张板需加工的孔数量显著增加、孔径更小，对激光钻机、自动化电镀线、压合设备的产能与效率提出更高要求。 ⚫高阶HDI需要加工的孔主要包括通孔/盲孔/埋孔。1）通孔：上下一次钻通，使用普通机械钻即可完成加工；2）盲孔：仅在一面可以看到孔，不完全打通，一般孔径小于0.15mm，使用激光钻加工；3）埋孔：埋在PCB内部，两端不可见，一般孔径小于0.15mm，使用激光钻加工。⚫高频高速电信号的传输提高背钻孔加工需求：AI PCB信号互联互通速度要求高，为提升PCB信号传输的速率，需要对PCB板布线与信号传输路径进行优化。背钻孔是在通孔基础上进一步加工，通过剔除多余镀铜干预信号传输走线，减少高速信号的传输损失，提高信号传输效率。 1.AI算力对PCB行业带来哪些新需求？ 2. PCB生产中最受益环节是哪个？ 3.投资建议 4.风险提示 2.1 PCB生产涵盖六大环节，均需要不同的设备 PCB生产工序多且复杂，主要涵盖六大环节。尽管不同PCB存在工序差异，但其主要生产工艺均涵盖曝光、压合、钻孔、电镀、成型及检测等环节。 ◆◆其中钻孔环节为工艺进阶后PCB生产核心受益环节。 2.2钻孔设备：机械和激光适用孔径不同，二者不存在替代关系 钻孔工艺中根据孔径大小选择机械钻孔或激光钻孔设备： 1）机械钻孔：孔径≥0.15mm时应用。通过高速旋转的硬质合金钻头物理切削材料，主要适用于通孔、背钻孔（对设备要求高）、多层板标准孔加工的场景中。优势是工艺成熟稳定且成本低廉，劣势是精度局限，无法满足HDI微孔需求等。 2）激光钻孔：孔径≤0.15mm时应用。核心原理是利用高能激光（CO₂/UV激光）切割材料，实现非接触式精密加工达到钻孔的目的，其主要适用场景有HDI板微孔、盲埋孔和柔性板等。优势是超高精度、具备微孔能力。劣势是成本较高，无法像机械钻孔一样多层叠板同步作业。材料方面，激光钻孔可通过调整波长和脉冲参数适应不同材料。例如，紫外激光（波长355nm）对铜箔的加工效率高，而CO₂激光（波长10.6μm）更擅长加工有机材料，两者的组合可实现高效清除不同介质层，这一特性在加工高频高速板的盲埋孔时尤为重要。 2.2机械钻孔设备：包括普通机械钻/CCD背钻两类 机械钻可以分为普通机械钻与高端CCD背钻两类：普通机械钻孔设备主要用于通孔加工，CCD背钻主要用于埋孔加工，二者主要区别