除了AI硬件升级、AI推理芯片外,AI模型与应用发展、数据中心建设以及边缘计算等领域,也推动了AI PCB的业绩呈现加速增长逻辑:
- AI模型与应用发展:随着AI技术发展,如ChatGPT等大模型的出现和广泛应用,使得训练和推理的算力消耗呈指数级增长。为了支持这些复杂模型的运行,需要更高性能的AI服务器,从而带动了对高阶、高速及高频AI PCB的需求,推动其业绩增长。
- 数据中心建设加速:AI的发展依赖大量数据处理和存储,数据中心作为数据处理的核心场所,其建设规模不断扩大。数据中心中的服务器、交换机等设备需要大量高端PCB,如高多层板、高阶HDI板等,以实现高速数据传输和可靠连接,这为AI PCB带来了广阔市场。
- 边缘计算发展:边缘计算将计算能力推向网络边缘,靠近数据源端,使得边缘设备需要具备更强的计算和处理能力。这促使边缘计算设备对PCB的需求增加,且要求PCB具备小型化、高性能等特点,推动了AI PCB在边缘计算领域的应用和业绩增长。
- AI互连芯片需求增长:在PCIe协议规范持续升级的带动下,AI互连芯片PCIe Retimer及Switch需求持续旺盛。这些互连芯片需要配套的PCB板,且对PCB的性能和工艺要求较高,从而拉动了相关AI PCB的需求,促进业绩提升。
- ASIC芯片加速起量:随着AI面向推理需求的持续扩张,ASIC芯片因其定制化优势,逐渐成为AI服务器市场中与GPU并行的重要架构。各家CSP厂商对于AI服务器PCB的设计方案具有定制化要求,ASIC芯片的增长有望成为高端PCB增量需求的主力,拉动AI PCB业绩增长。
PCB板(印制电路板)种类繁多,可按基材、结构、柔性、层数等维度分类,不同类别适用场景差异显著。以下是常见类别及应用,以及高端高阶PCB板的分类:
一、PCB板的主要类别及应用场景
1. 按基材刚性划分
- 刚性PCB:基材为硬质(如FR-4环氧树脂玻璃纤维板),不可弯曲。
应用:电脑主板、电视电路板、工业控制设备、汽车电子等绝大多数固定安装的电子设备。
- 柔性PCB(FPC):基材为柔性材料(如聚酰亚胺),可弯曲、折叠。
应用:智能手机排线、智能手表内部连接、摄像头模组、医疗器械(如心电图机导线)等需要适应狭小或弯曲空间的场景。
- 软硬结合板:刚性与柔性部分结合,兼具两者特性。
应用:折叠屏手机、汽车仪表盘、无人机内部复杂连接、医疗设备(如微创手术器械)等。
2. 按层数划分
- 单面板:仅一面有导电图形,成本低,布线简单。
应用:玩具、计算器、简单小家电(如电风扇控制面板)。
- 双面板:两面有导电图形,通过通孔连接,布线能力中等。
应用:电源适配器、小型仪器仪表、简单工业控制模块。
- 多层板:3层及以上,层间通过通孔、盲孔等连接,布线空间大,可分离信号。
应用:电脑显卡、通信基站、汽车ECU、工业机器人等中高复杂度设备。
3. 按布线密度划分
- 普通多层板:线宽线距较大(≥0.15mm),适合常规电路。
应用:家用电器、普通工业设备。
- HDI板(高密度互联板):线宽线距≤0.1mm,用微盲孔/埋孔,密度极高。
应用:智能手机、平板电脑、高端摄像头、医疗微创手术设备等小型化高性能设备。
4. 特殊功能类别
- 高频PCB:基材为高频材料(如PTFE),信号传输损耗低,适用于高频信号(≥1GHz)。
应用:5G基站、卫星通信、雷达、射频模块。
- 厚铜板:铜箔厚度≥3oz(1oz≈35μm),承载大电流。
应用:电源设备、新能源汽车电池管理系统(BMS)、工业电源模块。
- 金属基PCB(如铝基板):具有良好散热性,基材含金属层。
应用:LED照明(如路灯、显示屏)、功率器件模块(如逆变器)。
二、高端高阶PCB板的主要类别
高端高阶PCB板通常指技术难度高、性能强、适用于高端领域的产品,主要包括:
1. 高阶HDI板:超过2阶盲埋孔,线宽线距≤50μm,支持极高密度集成。
应用:高端智能手机(如旗舰机型)、AR/VR设备、高端医疗影像设备。
2. 高频高速PCB:支持10GHz以上信号传输,基材采用低损耗材料(如碳氢化合物陶瓷),控制信号完整性。
应用:5G/6G通信设备、数据中心服务器、航天通信系统。
3. IC载板:直接承载芯片的PCB,精度达微米级,是半导体封装的核心部件。
应用:CPU、GPU、存储芯片(如SSD)的封装基板。
4. 高多层板:层数≥16层,甚至达50层以上,布线复杂,支持多信号分离。
应用:超级计算机、高端服务器、航空航天控制系统。
5. 特种材料PCB:如耐高温(≥250℃)、耐辐射、耐化学腐蚀的PCB。
应用:航天卫星、核工业设备、深海探测仪器。
这些高端高阶PCB板是电子设备向小型化、高性能、高可靠性发展的核心载体,广泛应用于通信、半导体、航空航天、高端医疗等领域。
HDI板、多层板、软硬结合PCB板在结构、性能和应用上有显著区别:
一、核心区别
1. HDI板(高密度互联板)
- 结构:采用微盲孔、埋孔技术,线宽线距更精细(通常≤0.1mm),层数不一定多,但布线密度极高,能实现元器件的高密度集成。
- 特点:体积小、重量轻,信号传输效率高,适合小型化、高性能设备。
2. 多层板
- 结构:由3层及以上导电层(铜箔)通过绝缘层压合而成,层间通过通孔连接,线宽线距相对较大(通常≥0.15mm)。
- 特点:布线空间大,可分离不同信号(如电源、接地、信号),成本低于HDI,适合中等复杂度电路。
3. 软硬结合板
- 结构:由柔性PCB(可弯曲的聚酰亚胺基材)和刚性PCB(硬质基材如FR-4)结合而成,兼具刚性部分的稳定性和柔性部分的可折叠性。
- 特点:能适应复杂空间布局,减少连接器使用,提升可靠性,但工艺复杂、成本高。
二、应用领域
- HDI板:
主要用于对体积和性能要求严苛的设备,如智能手机、平板电脑、无人机、高端摄像头、医疗微创手术设备等。
- 多层板:
广泛应用于工业控制、汽车电子(如车载导航)、通信设备(如路由器)、仪器仪表等中等复杂度的电子系统。
- 软硬结合板:
适用于需要弯曲或异形结构的场景,如智能手表、折叠屏手机、汽车仪表盘、医疗器械(如心脏监测仪)、航空航天设备等。
三者的核心差异在于结构密度、柔韧性和适用场景,HDI侧重高密度集成,多层板侧重通用布线,软硬结合板侧重形态适应性。
当前AI PCB领域主要涉及高多层板、高阶HDI板、高频高速板等高端PCB板,其下游应用场景广泛,主要包括AI服务器与数据中心、汽车电子等领域:
主要涉及的高端PCB板
- 高多层板:AI服务器对PCB层数要求较高,通常从传统服务器的12-16层提升至24-40层甚至更高层级,高多层板有利于实现信号的快速传输,满足高速信号传输及散热需求。
- 高阶HDI板:通过激光钻孔、微盲孔技术实现线路精细化,线宽/线距可低至30μm以下,能支持任意层互连,可满足AI设备小型化、高性能以及高密度集成的需求。
- 高频高速板:采用PTFE、碳氢树脂等低损耗材料,介质损耗因子(Df)需控制在0.002以下,可满足AI领域对信号完整性的严苛要求。
- 封装基板:作为芯片与PCB的桥梁,具备超细线路(≤10μm)、高平整度特性,是FC-CSP、WBBGA等先进封装形式的关键材料,在AI芯片封装等方面发挥重要作用。
下游应用场景
- AI服务器与数据中心:是AI PCB的主要应用场景,PCB被大量应用于CPU板卡组、GPU板卡组、交换板卡、电源背板等核心部分,如广合科技是AI服务器PCB核心供应商,支持800G光模块SLP产品。
- 汽车电子:随着智能驾驶技术发展,车规算力不断升级,AI PCB用于汽车的自动驾驶控制系统、智能座舱等,实现信号处理和传输,胜宏科技等企业的产品已应用于该领域。
- 消费电子:AI Phone、AIPC等智能终端设备对PCB的性能和集成度要求较高,高端PCB可满足其小型化、高性能需求,如鹏鼎控股为苹果产品提供相关PCB产品。
- 通信领域:5G基站等通信设备在信号处理和传输中需用到AI技术,高频高速板、高多层板等可满足其对高速信号传输和可靠性要求,深南电路的40层超高层板技术已应用于5G基站射频模块。
(附)PCB产业链:
PCB制造:
- 胜宏科技(服务器及数据中心PCB,汽车电子PCB,其他应用PCB包括消费电子、LED照明、工业控制、光模块等)
- 沪电股份(企业通信市场板、汽车板、工业控制板等)
- 广合科技(算力场景PCB板、工业场景PCB板和消费场景PCB板,其中算力场景是其核心重点)
- 东山精密(消费电子、新能源汽车、通信及AI服务器等领域的PCB板)
- 深南电路(通信、数据中心、汽车电子等领域的PCB板)
- 鹏鼎控股(通讯用板、消费电子及计算机用板、汽车/服务器用板及其他用板三类)
- 景旺电子(汽车电子、AI服务器及数据中心、通信设备、消费电子等领域的PCB板)
- 奥士康(AI服务器、汽车电子、AIPC三大领域的PCB板)。
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PCB制造端是PCB产业链中持续成长性最好的核心主流。