PCB厂:服务器转型促PCB升级,迎来量价齐升
服务器是网络环境中的高性能计算机,它侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求,并提供相应的服务。PCB便是承载服务器运行的关键材料。从材料结构角度来细分,服务器内部涉及PCB板的主要部件包括CPU、内存、硬盘、硬盘背板等;PCB厂从PCB的用途来分PCB板基本上包括了背板、高层数线卡、HDI卡、GF卡:
背板:背板是用于承载各类line cards的载体,层数在20层以上,板厚在4.0mm以上,纵横比大于14:1。
LC主板:LC的主板层数在16层以上,板厚在2.4mm以上0.25mm的via hole的设计,外层线路设计通常在0.1mm/0.1mm及以下。
PCB厂的技术升级要求同步降低Df值,倒逼CCL高速化。高速CCL材料按低介电损耗从大到小可以分为STD Loss、Mid Loss、Low Loss、Very Low Loss、Ultra Low Loss以及高频七个等级。由于两节点之间的传输损耗与传输频率和单位距离传输损耗正向相关,当传输速率提高时,传输频率同步提高。为降低两节点间的传输损耗,保证信号的完整性,则需降低由低介电损耗决定的位距离传输损耗。因此高传输速率倒逼CCL高速化,Pcle 3.0采用Mid Low级别CCL,对应Df值在0.014~0.02之间;Pcle 4.0则需要Df值在 0.008~0.014之间的Low Loss级别CCL材料;未来PCIe5.0将采用Very Low Loss及以上级别的材料,彼时Df值需低于0.008。
服务器性能与PCB技术联系紧密,PCB技术升级势在必行。服务器算力的提升主要依靠整个服务器平台,即CPU、芯片组和总线(PCle为最主要总线),因此服务器的升级主要体现在整个平台的演进。服务器主板PCB是由多层导电图形和低介电损耗(Df)的高速覆铜板(CCL)材料压制而成的。由于PCB是PCle总线中的关键组件,高等级的总线标准带来的高传输速率需要PCB层数和基材的支持,即PCB层数需要不断增加,CCL材料Df值也需同步降低。因此服务器平台的升级往往会提高对于PCB技术的要求。
服务器平台转型推动服务器PCB层数由低至高,未来将向16层以上增加。要保证运算效率和传输速度,需要对PCB的设计和结构进行优化。随着PCB的层数增加,可供走线的空间加大,灵活性增加,从而达到电路阻抗、高效走线的目的,提高信号的传输速度。因此高速率的电信号传输需要PCB主板的层数较大幅度的提高。目前,服务器PCB板多为8-16层的板材,10层板为服务器PCB板的主要板材。随着服务器平台的演进,服务器PCB持续向更高层板发展,对应于PCIe 3.0的Purely服务器平台一般使用8-12层的PCB主板;但 Whitley搭载的PCIe 4.0总线则要求12-16层的PCB层数;而对于未来将要使用PCIe 5.0的Eagle Stream平台而言,PCB层数需要达到16层以上。
PCB厂服务器PCB层数增加推动价格升高,同步推动产值增长。更高层PCB的单价将大幅提升。根据Prismark,截至2019年,8-16层PCB板平均价格为460美元/平方米;18层以上PCB板平均价格将达到1466美元/平方米,价格增长幅度为219%。据预测,2020年服务器PCB的产值约为56.92亿美元,占PCB总产值的比例约为9.11%,而2024年PCB的产值将来到67.65亿美元,由于其他领域PCB的快速增长,占总产值的比例将下降到8.92%。
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