Det teknologiske skift fra traditionel gennemgående montering til sammenkoblinger med høj tæthed kombineret med den eksplosive vækst i kunstig intelligens omformer fundamentalt printkortindustriens teknologiske udvikling, produktstruktur og værdifordeling.
Teknologiske krav Opgradering af AI-computerhardware til PCB'er
Efterspørgsel efter sammenkoblinger med højt lagantal og høj densitet
Traditionelle server-bundkort har typisk 12-16 lag, mens de nuværende mainstream AI-træningsservere (som f.eks. NVIDIA DGX H100-serien) kræver PCB-lag på 20-30 lag. Særligt for GPU-substrater er det nødvendigt med sammenkoblingstætheder på over 5.000 BGA-loddepunkter, hvor sporbredden/afstanden er komprimeret fra de konventionelle 4/4 mil til 2/2 mil eller endda 1,5/1,5 mil. Dette designkrav er en direkte årsag til, at mSAP (Modified Semi-Additive Process) anvendes, da traditionelle subtraktive processer ikke længere kan opfylde præcisionskravene.
Udfordringer og løsninger for signalintegritet
Ved 112 Gbps PAM4-transmissionshastigheder skal indsættelsestabet kontrolleres inden for -0,6 dB/tomme. Gennem simuleringsanalyser har vi fundet ud af, at spredningsfaktoren (Df) skal reduceres fra 0,02 for konventionel FR-4 til under 0,005. Den nuværende førende industriløsning indebærer brug af et kompositsystem af kulbrinteharpiks/keramisk fyldstof (såsom Rogers RO4835™), som opretholder en stabil Dk-værdi på 3,5±0,05 og udviser gode dielektriske egenskaber selv ved 77 GHz.
Innovationer inden for termisk styringsteknologi
Hvis vi tager NVIDIA H100 som eksempel, når det maksimale strømforbrug for en enkelt chip op på 700 W, hvilket gør traditionelle termiske designløsninger helt utilstrækkelige. Vores udviklede indlejrede kobberblok + termisk via-array-teknologi kan reducere den termiske modstand til 0,8 °C/W. Med hensyn til valg af substratmateriale er høj Tg (≥170 °C) og høj varmeledningsevne (≥0,8 W/m-K) blevet grundlæggende krav, og nogle avancerede applikationer anvender allerede hybridstrukturer af metalsubstrater og organiske materialer.
Teknologiske gennembrud og fremskridt med lokalisering af vigtige materialer
Shengyi Technologys S7439-serie er blevet certificeret af store OEM'er og har opnået en Df-værdi på 0,0058 ved 10 GHz, hvilket nærmer sig internationalt førende standarder. Sinoma Science & Technologys udvikling af elektronisk glasstof med lav Dk (Dk=4,2) bryder Nittobos teknologiske monopol, og masseproduktion forventes i 2025.
Specialiserede kemiske materialer
Inden for lodderesistblæk understøtter Taiyo Inks SR-7200G-serie direkte laserafbildning med opløsninger på op til 20 μm. Til pletteringsadditiver muliggør MacDermid Enthones Circuposit 8800-serie ensartet plettering med 1:1-billedforhold, hvilket løser problemet med ensartet kobberplettering i gennemgående huller til printkort med højt antal lag.
Tekniske flaskehalse og gennembrud i produktionsprocesser
Teknologi til laserboring
Til mikrovia-bearbejdning under 0,1 mm nærmer CO2-lasere sig de fysiske grænser. Vi har introduceret UV-laserbearbejdningssystemer kombineret med stråleformningsteknologi for at forbedre bearbejdningspræcisionen til 35 μm. Han's Lasers UV-laserboremaskiner, der bruger en bølgelængde på 355 nm, opnår en mindste huldiameter på 50 μm med en positionsnøjagtighed på ±15 μm.
Innovationer i lamineringsprocesser
Til ultrahøjlagsplader med over 30 lag har vi udviklet en lamineringsproces, der involverer segmenteret opvarmning og trykpåføring. Ved præcist at styre harpiksflowet øges fyldningsgraden mellem lagene til over 95%, mens justeringsnøjagtigheden mellem lagene opretholdes inden for ±25 μm.
Opgraderinger i inspektionsteknologi
En omfattende løsning, der kombinerer Automatiseret optisk inspektionapsuleringsprocesser og møder (AOI) og elektrisk testning anvendes. Keysights PathWave ADS-software understøtter 3D-simulering af elektromagnetiske felter, hvilket muliggør tidlig identifikation af problemer med signalintegriteten. Til in-circuit test understøtter Teradynes TestStation-arkitektur test af bitfejlrate for 112 Gbps-grænseflader.
Omstrukturering af industrikæden og transformation af forretningsmodellen
Omformning af forsyningskæderelationer
AI-serverens PCB-forsyningskæde er opdelt i tre niveauer: GPU-kortsæt ledes af chipproducenter (f.eks. NVIDIA's udpegede forsyningskæde); CPU-bundkort følger den traditionelle serverforsyningskæde; og modulproducenter anskaffer uafhængigt tilbehørsmoduler. Denne differentiering kræver, at PCB-producenter har differentierede kundeengagementer.
Øget koncentration på grund af højere tekniske barrierer
Kapitalinvesteringer i printkort med 18 eller flere lag er 3-5 gange større end for traditionelle produkter, og F&U-cyklusserne strækker sig over 12-18 måneder. Det har ført til en koncentration af markedsandele blandt de førende virksomheder, hvor de tre største producenter står for over 60% af det indenlandske marked for printkort til AI-servere i 2024.
Ændringer i værdifordeling
I materialeomkostningerne for AI-servere er andelen af printkort steget fra 2-3% i traditionelle servere til 6-8%. Især for GPU-substrater kan bruttomargenerne på grund af deres høje tekniske kompleksitet nå op på 35-40%, hvilket er betydeligt højere end 15-20% for traditionelle produkter.
Fremtidige teknologiske udviklingstendenser
Integration af avanceret emballage og printkort
Chiplet-arkitekturen kræver, at PCB'er påtager sig nogle interposer-funktioner, hvilket driver Substrate-Like PCB (SLP)-teknologien i retning af sporbredde/afstand på 10/10 μm. Shennan Circuits' udviklede eSLP-teknologi har opnået 8/8 μm proceskapacitet og er i gang med prøvevalidering hos store chipproducenter.
Silicon Photonics Co-Packaging-teknologi
For optiske moduler over 1,6T er Co-Packaged Optics (CPO) blevet et uundgåeligt valg. Det kræver, at PCB'er integrerer fotoniske bølgeledere, og vi udvikler hybrid substratteknologi baseret på bølgeledere af siliciumdioxid, som forventes at opnå tekniske anvendelser inden 2026.
Krav til bæredygtighed
EU's CE-RED-direktiv stiller nye miljøkrav til printkort, herunder halogenfrie materialer og blyfrie processer. Vores udviklede biobaserede epoxyharpikssystem reducerer CO2-fodaftrykket med 40% og har opnået UL-certificering.
Anbefalinger til tekniske teams
Transformation af talentstruktur
Et skift fra traditionelle procesingeniører til "materiale-proces-system"-komposittalenter er nødvendigt. I vores team er andelen af ingeniører med materialevidenskabelig baggrund steget fra 10% for et årti siden til 35% i dag.
Fokus på investeringer i forskning og udvikling
Det anbefales at afsætte 60% af F&U-ressourcerne til HDI med højt antal lag, 30% til avanceret indpakning og 10% til bæredygtige udviklingsteknologier. Der bør lægges særlig vægt på tidligt samarbejde med chipproducenter og deltagelse i front-end-design.
Strategi for patentlayout
Fokus på patentlayout i tre retninger: højhastighedsmaterialer, varmeafledningsstrukturer og sammenkoblinger med høj densitet. Blandt vores kernepatenter, der er ansøgt om i de seneste år, udgør de, der involverer særlige strukturer til varmeafledning, 40%, som vil blive en fremtidig teknologisk barriere.
Kunstig intelligens løfter printkort fra hjælpekomponenter til centrale dele af computersystemer. Denne statusændring kræver, at vi omdefinerer produktudviklingsprocesser med en tankegang på systemniveau og går fra at være rene produktionstjenesteudbydere til at være udbydere af tekniske løsninger. Fremtidens konkurrence i industrien vil være en omfattende konkurrence mellem materialesystemer, proceskapacitet og systemdesign.