揭秘AI服务器PCB暴增需求
在当今数字化时代，人工智能（AI）技术的迅猛发展正深刻地改变着各个行业的格局。从智能家居到智能医疗，从自动驾驶到金融风控，AI的应用场景无处不在。而支撑这一技术飞速发展的，是背后强大的算力基础设施，其中 AI 服务器扮演着关键角色。作为AI服务器的核心组件之一，AI服务器PCB暴增，尤其是20层及以上的PCB板，不仅需求大增，成本更是飙升，涨幅高达300%。这一现象背后蕴含着怎样的逻辑？本文将深入剖析。
一、AI服务器PCB暴增
近年来，随着 ChatGPT 等大语言模型的横空出世，AI应用迎来了井喷式发展。企业和研究机构对AI算力的需求呈指数级增长，这直接推动了AI服务器市场的爆发。根据TrendForce数据，预计2023年AI服务器出货量近120万台，同比增长近38.4%，而至2026年，预计AI服务器将突破230万台。AI 服务器的快速增长，主要源于以下几个方面的因素。
首先，大模型的训练和推理对算力要求极高。以GPT-3模型为例，其拥有1750亿个参数，训练这样的模型需要大量的计算资源，而AI服务器能够提供强大的并行计算能力，满足大模型训练的需求。其次，AI在各个行业的广泛应用，如智能客服、图像识别、智能推荐等，也促使企业纷纷加大对AI服务器的投入，以提升自身的业务效率和竞争力。此外，随着5G、物联网等新兴技术的发展，数据量呈爆炸式增长，对数据的处理和分析需求也进一步推动了AI服务器市场的发展。
二、AI服务器对PCB的特殊要求
AI服务器与传统服务器在性能要求上存在显著差异，这也决定了AI服务器对PCB有着更高的要求。传统服务器主要用于数据存储和常规计算任务，对计算速度和数据传输速率的要求相对较低。而AI服务器则需要处理海量的数据，并进行高速的运算，以满足AI算法的实时性需求。
为了满足AI服务器的高性能需求，PCB在层数、材料和工艺等方面都需要进行升级。在层数方面，传统服务器的PCB层数一般在6-16层，而AI服务器的PCB层数则普遍在20层以上，甚至达到30层。层数的增加可以提供更多的布线空间，减少信号干扰，提高数据传输的稳定性和速度。在材料方面，AI服务器需要使用低介电常数（Dk）和低介质损耗（Df）的覆铜板材料，以降低信号传输过程中的损耗，提高信号完整性。例如，PCIe 5.0要求CCL材料升级到Very Low Loss等级，随着材料的升级，制作工艺上难度提升，PCB单价显著提升。在工艺方面，AI服务器的PCB需要采用更先进的制造工艺，如背钻、树脂塞孔、POFV等，以提高电路板的可靠性和稳定性。
三、AI服务器PCB暴增的原因分析
1、GPU模组的广泛应用
在AI服务器中，GPU模组是实现强大计算能力的核心组件。以英伟达的A100和H100处理器为例，它们在AI计算领域广泛应用，而搭载这些处理器的PCB需求也随之大幅增长。根据TrendForce预测，今年搭载在A100/H100处理器上的PCB需求将同比增长86%。一台AI服务器通常会配备多个GPU，如英伟达DGX A100 服务器集成了8颗A100 GPU芯片。为了增强GPU间的互联通信，还需要在GPU转接板上预埋芯片，这使得 GPU板组成为AI服务器PCB需求增长的主要来源。与传统服务器相比，AI 服务器因配置多个GPU，其PCB价值含量大幅增加，以NVIDIA DGX A100为例，其PCB价值含量较一般服务器增加 5.6 倍，其中有约94%增量来自GPU板组。
2、数据中心基础设施的升级
随着AI技术在各个领域的深入应用，数据中心作为算力的承载平台，需要进行大规模的升级改造。数据中心不仅要增加服务器的数量，还要提升服务器的性能，以满足日益增长的算力需求。这就导致了对AI服务器的大量采购，进而带动了PCB需求的增长。AI服务器在数据中心中的占比不断提高，从最初的少量应用逐渐发展到成为数据中心的主流配置。根据相关数据显示，预计未来几年，AI服务器在数据中心服务器中的占比将超过50%。数据中心基础设施的升级还包括网络设备、存储设备等的升级，这些设备也都需要使用PCB，进一步扩大了PCB的市场需求。
3、AI应用场景的拓展
AI技术的应用场景不断拓展，从最初的科研领域逐渐渗透到工业、医疗、金融、教育等各个行业。在工业领域，AI可以用于智能生产、质量检测、设备维护等，提高生产效率和产品质量；在医疗领域，AI可以辅助医生进行疾病诊断、影像分析、药物研发等，提升医疗水平；在金融领域，AI可以用于风险评估、智能投顾、反欺诈等，保障金融安全。随着AI应用场景的不断丰富，对AI服务器的需求也呈现出多元化的趋势。不同行业、不同应用场景对AI服务器的性能和配置要求各不相同，这就促使服务器厂商不断推出新的产品，而每一款新产品的推出都需要相应的PCB支持，从而推动了PCB需求的持续增长。
四、20层板成本上涨300%的背后逻辑
1、原材料成本上升
覆铜板（CCL）是PCB的核心原材料，其成本在PCB总成本中占比约30%。随着AI服务器对PCB性能要求的提高，对覆铜板材料的要求也越来越高。AI服务器需要使用高性能的覆铜板材料，如低介电常数、低介质损耗的材料，这些材料的研发和生产成本较高。随着市场对高性能覆铜板需求的增加，原材料的供应紧张，导致价格上涨。以M6等级以上的材料为例，由于铜和树脂对结合力有损耗，制作工艺难度大，其价格相对较高。并且，铜等基础原材料价格的波动也会对覆铜板成本产生影响。近年来，铜价受全球经济形势、供需关系等因素影响，价格波动较大，这也间接导致了覆铜板成本的上升，进而推动了20层PCB板成本的上涨。
2、制造工艺难度加大
20层及以上的PCB板制造工艺难度远远高于普通PCB板。在生产过程中，需要更高的精度和更复杂的工艺流程。例如，随着层数的增加，钻孔的难度加大，需要使用更小的钻刀，对钻孔设备和技术的要求更高。为了保证信号传输的稳定性，还需要采用先进的背钻工艺，去除多余的过孔，这增加了工艺的复杂性和成本。制作工艺中的电镀、蚀刻等环节也对设备和工艺控制提出了更高的要求。5阶以上HDI需改用半加成法（mSAP），仅电镀工序就有20多道，全流程超200步。并且，由于AI服务器PCB既要超细线宽（承载大算力 BGA），又要厚板大尺寸（满足散热），初始良率往往不到50%，这也使得生产成本大幅增加。为了提高良率，企业需要投入更多的研发和设备改造资金，进一步推高了产品成本。
3、市场供需失衡
一方面，AI服务器市场的爆发式增长导致对20层及以上PCB板的需求急剧增加；另一方面，由于技术门槛高、制造工艺复杂，能够生产这类高端PCB板的企业数量有限，市场供给相对不足。供需失衡使得PCB厂商在市场中占据主导地位，从而有能力提高产品价格。并且，随着AI技术的不断发展，对PCB性能的要求还在持续提高，新的需求不断涌现，而供给端的调整相对滞后，进一步加剧了供需矛盾，推动了成本的上升。行业分析师指出，未来三年，高阶HDI产能仍比需求短缺30%，在这种情况下，20层板等高端PCB产品的价格上涨也就不难理解了。
五、对相关行业的影响及未来趋势展望
1、对AI产业的影响
PCB成本的上涨无疑会增加AI服务器的制造成本，进而影响到整个AI产业的发展。对于AI服务器厂商来说，成本的上升可能会压缩利润空间，影响其市场竞争力。为了应对成本压力，厂商可能会采取提高产品价格、优化产品设计、寻找替代材料等措施。提高产品价格可能会导致市场需求下降，而寻找替代材料和优化产品设计则需要投入大量的研发资金和时间。PCB成本的上涨也可能会促使AI产业加快技术创新的步伐，推动更高效、更节能的AI芯片和服务器架构的研发，以降低对硬件资源的依赖，从而减少对PCB等硬件成本的敏感度。
2、对PCB行业的影响
虽然PCB成本上涨是由多种因素导致的，但从另一个角度看，也为PCB行业带来了发展机遇。高端PCB产品需求的增加，促使PCB企业加大研发投入，提升技术水平，以满足市场对高性能PCB板的需求。能够率先突破技术瓶颈，提高生产效率和产品质量的企业，将在市场竞争中占据优势地位。随着AI服务器市场的不断扩大，PCB企业有望通过扩大生产规模，实现规模经济，降低单位产品成本。但同时，行业竞争也将更加激烈，一些技术落后、无法满足市场需求的企业可能会被淘汰出局，从而推动PCB行业的产业升级和整合。
3、未来趋势展望
展望未来，随着AI技术的持续发展，AI服务器对PCB的需求仍将保持高速增长态势。在技术方面，PCB将朝着更高层数、更高密度、更低损耗的方向发展，以满足AI服务器不断提升的性能需求。为了应对成本上涨问题，原材料供应商可能会加大研发力度，开发出性能更优、成本更低的新材料；PCB制造企业也会不断优化生产工艺，提高生产效率，降低生产成本。在市场方面，随着更多企业进入AI服务器和PCB领域，市场竞争将更加充分，供需关系可能会逐渐趋于平衡，从而对成本上涨起到一定的抑制作用。但总体来看，在未来一段时间内，AI服务器PCB市场仍将保持高增长、高成本的态势，相关企业需要密切关注市场动态，积极应对挑战，把握发展机遇。
