為突破 AI 傳輸極限,輝達強推新材料PTFE進入伺服器PCB板,但其「不沾」特性卻讓產線陷入困境,台廠務實觀望,陸廠則砸重金企圖彎道超車。
今年的台灣電路板產業國際展覽會(TPCA Show)上,最熱門的話題,當屬PTFE(聚四氟乙烯)這項塑化材料。
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十月初,開放運算計畫(OCP)峰會上,輝達展出最新一代NVLink交換器板,考慮使用PTFE材料。讓這項俗稱「鐵氟龍」(Teflon)、以應用在不沾鍋塗料上為人所知的材料,瞬間成為市場焦點。
其實,PTFE因為介電耗損極低的特性,早已被廣泛應用製造軍工雷達、衛星,及車用先進駕駛輔助系統(ADAS)雷達的高階銅箔基板(CCL);但也因為它質地薄軟、剛性較差,用於電子產品的加工成本與難度遠高於傳統CCL,因此僅長期被局限於天線傳輸用途。
介電耗損低 加工難度相對高
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然而,當AI晶片的傳輸速率已推進至單通道兩百G的物理極限,任何訊號衰減都將嚴重影響效能,在共同封裝光學(CPO)技術尚未到位前,想改善傳輸效率,從PCB下手最為直接。而PTFE介電耗損,也就是電流通過時消耗的能量,遠低於目前使用的樹脂材料,因此受到輝達關注。
「只要能用PCB解決,對系統設計來說永遠是最簡單的方案。」一位PCB業者分析,輝達就是為了直接在PCB板上進行高速訊號交換、取代複雜銅纜,並解決衰減問題,而計畫在走線長、傳輸速率快的Rubin Ultra交換器板或下一代正交背板(Midplane)上,導入介電損耗低、電性表現佳的PTFE取代傳統樹脂材料。
雖然PTFE低耗損優勢非常明確,但不易與其他材料「相容」的缺陷,也十分顯著。
如果把CCL想像成一個漢堡,上下兩層銅箔有如麵包,中間的樹脂與玻纖布,則像是肉餅、蔬菜等食材。
在理想狀態下,如果將麵包中間的「內容物」全換成介電耗損極低的PTFE,可以大大提升傳輸效能。但問題在於,這個漢堡很可能還沒被顧客吃進嘴裡,就先鬆散解體。
業者分析,現有CCL常用的環氧樹脂、聚苯醚(PPO)或碳氫樹脂(HC)等材質,遇熱具備良好的黏著性,固化後材質硬挺,加溫加壓就能緊密結合,鑽孔時孔壁平整也易於電鍍。
反觀常被用來當成不沾鍋塗料的PTFE,正因為極低表面張力,讓它與任何材料接觸都不易沾黏,也根本無法單獨製成數十層的AI伺服器用電路板,因此現階段業界多採取PTFE與傳統硬質材料混壓的折衷解決方案。
目前橫掃高階材料市場的CCL龍頭台光電董事長董定宇透露,早在三年前輝達詢問開發PTFE產品意願時,他便反問:「為什麼三十年來沒有人用PTFE做電路板?」並直言,輝達當初僅因高階CCL缺料才急尋替代方案,PTFE難成主流。
然而,廣發證券海外電子通信主管蒲得宇指出,導入PTFE不是「生產」問題,而是「設計」必然。當PCB板高達七十多層時,即使是頂規M9材料,訊號傳輸依舊不理想,加上後續太空運算需求,輝達在物理極限下只能選擇PTFE。
一名業者甚至觀察,部分台廠不斷強調生產端困難,真正原因恐是在這場比賽中已被排除在外,才無從體會終端設計的急迫性。
事實上,從輝達列出的PTFE合作業者中,除了一家美系板廠,其餘幾乎都是中國企業的天下,包含被視為進度最快的CCL業者生益科技,以及投入大筆資金買設備服務輝達的PCB廠勝宏科技等,台灣代表僅有FCCL廠台虹與軟板廠台郡,並非市場上主流的AI PCB概念股。
(本文獲今周刊授權轉載,更多內容,請參閱最新一期《今周刊》第1558期)
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《今周刊》第1558期 圖:今周刊/提供