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PCB廠:服務器轉型促PCB升級,迎來量價齊升

2021年11月16日09:13 

服務器是網絡環境中的高性能計算機,它偵聽網絡上的其他計算機(客戶機)提交的服務請求,并提供相應的服務。PCB便是承載服務器運行的關鍵材料。從材料結構角度來細分,服務器內部涉及PCB板的主要部件包括CPU、內存、硬盤、硬盤背板等;PCB廠從PCB的用途來分PCB板基本上包括了背板、高層數線卡、HDI卡、GF卡:

背板:背板是用于承載各類line cards的載體,層數在20層以上,板厚在4.0mm以上,縱橫比大于14:1。

LC主板:LC的主板層數在16層以上,板厚在2.4mm以上0.25mm的via hole的設計,外層線路設計通常在0.1mm/0.1mm及以下。

PCB廠的技術升級要求同步降低Df值,倒逼CCL高速化。高速CCL材料按低介電損耗從大到小可以分為STD Loss、Mid Loss、Low Loss、Very Low Loss、Ultra Low Loss以及高頻七個等級。由于兩節點之間的傳輸損耗與傳輸頻率和單位距離傳輸損耗正向相關,當傳輸速率提高時,傳輸頻率同步提高。為降低兩節點間的傳輸損耗,保證信號的完整性,則需降低由低介電損耗決定的位距離傳輸損耗。因此高傳輸速率倒逼CCL高速化,Pcle 3.0采用Mid Low級別CCL,對應Df值在0.014~0.02之間;Pcle 4.0則需要Df值在 0.008~0.014之間的Low Loss級別CCL材料;未來PCIe5.0將采用Very Low Loss及以上級別的材料,彼時Df值需低于0.008。

服務器性能與PCB技術聯系緊密,PCB技術升級勢在必行。服務器算力的提升主要依靠整個服務器平臺,即CPU、芯片組和總線(PCle為最主要總線),因此服務器的升級主要體現在整個平臺的演進。服務器主板PCB是由多層導電圖形和低介電損耗(Df)的高速覆銅板(CCL)材料壓制而成的。由于PCB是PCle總線中的關鍵組件,高等級的總線標準帶來的高傳輸速率需要PCB層數和基材的支持,即PCB層數需要不斷增加,CCL材料Df值也需同步降低。因此服務器平臺的升級往往會提高對于PCB技術的要求。

服務器平臺轉型推動服務器PCB層數由低至高,未來將向16層以上增加。要保證運算效率和傳輸速度,需要對PCB的設計和結構進行優化。隨著PCB的層數增加,可供走線的空間加大,靈活性增加,從而達到電路阻抗、高效走線的目的,提高信號的傳輸速度。因此高速率的電信號傳輸需要PCB主板的層數較大幅度的提高。目前,服務器PCB板多為8-16層的板材,10層板為服務器PCB板的主要板材。隨著服務器平臺的演進,服務器PCB持續向更高層板發展,對應于PCIe 3.0的Purely服務器平臺一般使用8-12層的PCB主板;但 Whitley搭載的PCIe 4.0總線則要求12-16層的PCB層數;而對于未來將要使用PCIe 5.0的Eagle Stream平臺而言,PCB層數需要達到16層以上。

PCB廠服務器PCB層數增加推動價格升高,同步推動產值增長。更高層PCB的單價將大幅提升。根據Prismark,截至2019年,8-16層PCB板平均價格為460美元/平方米;18層以上PCB板平均價格將達到1466美元/平方米,價格增長幅度為219%。據預測,2020年服務器PCB的產值約為56.92億美元,占PCB總產值的比例約為9.11%,而2024年PCB的產值將來到67.65億美元,由于其他領域PCB的快速增長,占總產值的比例將下降到8.92%。

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