Печатные платы и искусственный интеллект

Трансформация индустрии печатных плат из трудоемкого производства в высокотехнологичный сектор, в частности, под влиянием бурного развития искусственного интеллекта, коренным образом изменила как ее технологическую траекторию, так и промышленный ландшафт.

Как ИИ переопределяет технические стандарты печатных плат

В традиционной потребительской электронике печатные платы с 8-12 слоями уже считаются высокой конфигурацией. Но серверы ИИ полностью перевернули этот стандарт — сейчас для плат с GPU NVIDIA минимальное требование — 16 слоев, а для высокопроизводительных моделей требуется 24 слоя и даже более 32. Это не просто увеличение количества слоев, за этим стоит модернизация всей технической системы.

Материальная революция: обычные материалы FR-4 не выдерживают высокоскоростной передачи сигналов чипов ИИ. Сейчас мы используем сверхнизкопотерьные материалы, с диэлектрической проницаемостью ниже 3,5 и коэффициентом диэлектрических потерь менее 0,005. Высокочастотные материалы с низкими потерями серий M7 и M8, выпущенные Shengyi Technology, как раз удовлетворяют этим требованиям.

Проблемы технологических ограничений: ширина линии и зазор сократились с традиционных 50 мкм до менее 20 мкм, требуемый диаметр отверстий — 75 мкм, точность межслойного совмещения должна быть в пределах 25 мкм. Это требует, чтобы наши технологии mSAP и лазерного сверления успевали за требованиями. Ультрафиолетовые лазерные сверлильные станки Han’s Laser могут достигать диаметра отверстия 50 мкм, что едва удовлетворяет требованиям.

Тепловой расчет: мощность одного чипа H100 достигает 700 Вт, традиционные решения теплопередачи полностью неэффективны. Сейчас мы используем встроенные радиаторы, гибридные конструкции на металлической основе и даже начинаем пробовать технологии прямой медной bonding.

Реконструкция рыночной структуры и распределение стоимости

Стоимость печатных плат для серверов ИИ в 5-6 раз выше, чем для традиционных серверов. Стоимость печатных плат для одного сервера ИИ составляет около 5000-6000 юаней, в то время как для традиционного сервера — всего 800-1000 юаней. Этот рост стоимости в основном происходит из трех аспектов:

Группа плат GPU: составляет 48% общей стоимости печатных плат, требует самых высоких технологий и имеет самую высокую рентабельность. Но право голоса в этой области принадлежит таким производителям чипов, как NVIDIA, а цепочки поставок относительно закрыты.

Материнские платы CPU: следуют традиционной цепочке поставок серверов, где Shennan Circuits и Wus имеют преимущества.

Модули компонентов: включая блоки питания, вентиляторы и т.д., технологический порог относительно низок, но объемы большие и охват широкий.

Прогнозируется, что в 2025 году глобальный объем производства печатных плат составит 790 млрд долларов США, причем основные приросты обеспечиваются приложениями, связанными с ИИ. Многослойные платы с 18 и более слоями демонстрируют рост на 41,7%, что очень показательно.

Возможности цепочки создания стоимости и логика инвестиций

Первыми выигрывают производители оборудования: модернизация отрасли печатных плат делает производителей оборудования «поставщиками лопат». Спрос на оборудование для лазерного сверления удвоился, а рост спроса на оборудование LDI превысил 30%. Han’s Laser занимает первое место по доле рынка в области лазерного сверления, оборудование VCP для гальваники Weide имеет выход годных 98% — на эти компании стоит обратить внимание.

Возможности локализации материалов: высококачественные ламинаты долгое время монополизировались Rogers, Panasonic, но теперь Shengyi Technology и Sinoma Science & Technology достигли технологического прорыва. Особенно ткань Low Dk электронного стекла — Sinoma Science & Technology единственная в Китае, кто может ее производить, и спрос на этот материал в серверах ИИ очень велик.

Переоценка стоимости в производственном звене: Wus и Shennan Circuits являются лидерами в области печатных плат для серверов ИИ и уже вошли в цепочку поставок NVIDIA. Чистая прибыль Shengyi Electronic выросла на 452% в первом полугодии, что в полной мере демонстрирует высокую прибыльность продукции высокого класса.

Технологические тенденции и будущие вызовы

Изменения, вызванные передовой упаковкой: технология Chiplet меняет концепцию проектирования печатных плат. Нам необходимо создавать интерпозеры для 2,5D/3D упаковки, что предъявляет более высокие требования к технологии HDI. Ширина линии и зазор должны стремиться к 10 мкм, что уже близко к пределу возможностей традиционных печатных плат.

Проблемы целостности сигнала: при скорости передачи 224 Гб/с любое небольшое нарушение импеданса приводит к искажению сигнала. При моделировании мы должны учитывать эффект стекловолокна, шероховатость медной фольги и другие факторы, которыми ранее можно было пренебречь.

Безопасность цепочки поставок: высококачественная стеклоткань монополизирована Nittobo и Asahi Kasei, и при росте цен они начинаются с 20%. Сейчас мы активно продвигаем импортозамещение, но цикл валидации занимает 18-24 месяцев — это долгосрочный процесс.

Советы для профессионалов в области печатных плат

печатные платы — это уже не просто производство, а сложная инженерия, сочетающая материаловедение, теорию электромагнитных полей и термодинамику. Чтобы укрепиться в эпоху ИИ, необходимо:

1. Углубиться в технологии: создать технологические барьеры в области многослойности, высокоскоростных материалов, прецизионной обработки.
2. Выбрать правильное направление: сосредоточиться на высокорослых областях, таких как серверы ИИ, автомобильная электроника, высококачественная связь.
3. Принять изменения: новые области, такие как Chiplet, кремниевая фотоника, откроют новые возможности.

Искусственный интеллект — это не тренд, а реальная промышленная трансформация. Оно поднимает печатные платы с уровня «комплектующих для электронной промышленности» до уровня «ключевых компонентов инфраструктуры вычислений». В этом процессе обязательно появятся ведущие предприятия, движимые технологиями. Как специалистам, нам необходимо видеть возможности, но также и осознавать вызовы, накапливать технологический опыт, чтобы оставаться неуязвимыми в этих изменениях.