高頻高速國(guó)產(chǎn)突破!112Gbps傳輸PCB量產(chǎn) 替代進(jìn)口產(chǎn)品
在數(shù)據(jù)中心400G/800G交換機(jī)、5G毫米波基站等高頻高速場(chǎng)景中,PCB作為信號(hào)傳輸重要載體,長(zhǎng)期依賴進(jìn)口產(chǎn)品。近期,深圳地區(qū)實(shí)現(xiàn)112Gbps傳輸速率PCB規(guī)?;慨a(chǎn),這款國(guó)產(chǎn)高頻高速PCB在信號(hào)完整性、傳輸效率上達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品水平,同時(shí)將采購(gòu)成本降低25%、交付周期縮短60%,成功打破海外品牌在該領(lǐng)域的壟斷,為國(guó)內(nèi)數(shù)字新基建提供重要部件國(guó)產(chǎn)化保障。
高頻高速場(chǎng)景“卡脖子”,進(jìn)口PCB痛點(diǎn)凸顯
隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)加速推進(jìn),數(shù)據(jù)中心單機(jī)柜帶寬從100G升級(jí)至800G,5G毫米波基站信號(hào)頻率突破28GHz,對(duì)PCB的傳輸速率和信號(hào)穩(wěn)定性提出“超高速、低損耗”要求。此前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上能滿足112Gbps傳輸需求的PCB,90%以上來(lái)自日韓企業(yè),不僅采購(gòu)成本高,還面臨交付周期長(zhǎng)、技術(shù)支持滯后等問(wèn)題。
“之前采購(gòu)進(jìn)口112Gbps PCB,單片成本要180元,而且蕞少要等45天才能交貨?!蹦硵?shù)據(jù)中心設(shè)備廠商采購(gòu)負(fù)責(zé)人透露,更棘手的是進(jìn)口PCB的技術(shù)參數(shù)“封閉”——當(dāng)設(shè)備調(diào)試需要調(diào)整阻抗匹配時(shí),海外廠商往往要2-3周才會(huì)提供支持,導(dǎo)致新產(chǎn)品研發(fā)周期延長(zhǎng)1-2個(gè)月。此外,進(jìn)口PCB在極端溫度下的穩(wěn)定性也存在短板:在-40℃低溫測(cè)試中,部分進(jìn)口板的信號(hào)衰減率會(huì)從常溫下的5%升至12%,無(wú)法滿足高海拔地區(qū)5G基站的使用需求。
行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,2024年國(guó)內(nèi)112Gbps及以上高頻高速PCB市場(chǎng)規(guī)模達(dá)83億元,進(jìn)口產(chǎn)品占據(jù)78%的份額。受全球供應(yīng)鏈波動(dòng)影響,2023年曾出現(xiàn)進(jìn)口PCB交貨延遲超60天的情況,直接導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)中心擴(kuò)容計(jì)劃擱置,凸顯出重要部件國(guó)產(chǎn)化的迫切性。
國(guó)產(chǎn)PCB破局:三層技術(shù)優(yōu)化達(dá)112Gbps傳輸標(biāo)準(zhǔn)
此次量產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)112Gbps PCB,通過(guò)基材革新、布線工藝升級(jí)、信號(hào)完整性優(yōu)化三大技術(shù)突破,實(shí)現(xiàn)性能對(duì)標(biāo)進(jìn)口產(chǎn)品。
在基材選擇上,摒棄傳統(tǒng)FR-4基材,采用國(guó)產(chǎn)低介損PTFE(聚四氟乙烯)基材?!斑M(jìn)口高頻基材的介損(Df值)約0.0025,我們自主研發(fā)的PTFE基材Df值控制在0.0022以下,在112Gbps傳輸速率下,信號(hào)每10cm的衰減率只3.2%,比進(jìn)口基材還低0.8個(gè)百分點(diǎn)?!毙袠I(yè)技術(shù)人員介紹,這種國(guó)產(chǎn)基材還解決了進(jìn)口材料“低溫脆化”問(wèn)題——在-40℃低溫環(huán)境中,信號(hào)衰減率只上升1.5%,遠(yuǎn)優(yōu)于進(jìn)口板的7%,完全適配高海拔、嚴(yán)寒地區(qū)的設(shè)備需求。
布線工藝上,采用“微帶線差分對(duì)設(shè)計(jì)+阻抗精確控制”技術(shù)。為避免112Gbps高速信號(hào)出現(xiàn)“串?dāng)_”,將差分對(duì)線路間距嚴(yán)格控制在0.2mm±0.01mm,同時(shí)通過(guò)調(diào)整線路銅厚(從1oz增至2oz)和基材厚度,把阻抗偏差控制在±5Ω以內(nèi)。某5G設(shè)備廠商測(cè)試顯示,該國(guó)產(chǎn)PCB的串?dāng)_值( NEXT)為-35dB,與進(jìn)口PCB的-34dB基本持平,完全滿足400G交換機(jī)的信號(hào)傳輸要求。
信號(hào)完整性優(yōu)化則聚焦“過(guò)孔設(shè)計(jì)”。高速信號(hào)通過(guò)過(guò)孔時(shí)易產(chǎn)生反射,國(guó)產(chǎn)PCB采用“無(wú)鉛化電鍍+樹(shù)脂塞孔”工藝,過(guò)孔孔徑縮小至0.1mm,孔壁銅厚均勻度達(dá)95%以上,比進(jìn)口PCB的88%更優(yōu)。實(shí)際傳輸測(cè)試中,112Gbps信號(hào)通過(guò)該過(guò)孔的反射損耗(RL)為-28dB,低于進(jìn)口PCB的-25dB,信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性更勝一籌。
量產(chǎn)能力落地:月產(chǎn)2萬(wàn)片,成本交付雙優(yōu)勢(shì)
這款國(guó)產(chǎn)112Gbps PCB不僅性能達(dá)標(biāo),還實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定量產(chǎn),目前月產(chǎn)能達(dá)2萬(wàn)片,良率保持在90%以上,遠(yuǎn)超行業(yè)初期試產(chǎn)時(shí)的75%良率水平。
量產(chǎn)攻堅(jiān)階段,研發(fā)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)解決了“基材壓合氣泡”和“過(guò)孔電鍍空洞”兩大難題。針對(duì)PTFE基材壓合易產(chǎn)生氣泡的問(wèn)題,采用“分步升溫壓合”工藝,將壓合溫度從200℃分三階段升至380℃,同時(shí)控制壓力從15kg/cm2增至30kg/cm2,氣泡率從12%降至1.5%;針對(duì)過(guò)孔電鍍空洞,優(yōu)化電鍍電流密度(從2A/dm2調(diào)整為1.5A/dm2),并延長(zhǎng)電鍍時(shí)間10分鐘,空洞率從8%降至0.3%。
量產(chǎn)帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)十分明顯:國(guó)產(chǎn)112Gbps PCB單片售價(jià)約135元,比進(jìn)口產(chǎn)品低25%;交付周期從進(jìn)口的45天縮短至15天,緊急訂單可實(shí)現(xiàn)72小時(shí)加急出貨。某超算中心近期采購(gòu)5000片該國(guó)產(chǎn)PCB,不僅采購(gòu)成本節(jié)省22.5萬(wàn)元,還提前20天完成了超算節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容,運(yùn)算效率提升30%。
國(guó)產(chǎn)化意義:從“替代”到“超越”,支撐數(shù)字新基建
這款112Gbps傳輸PCB的量產(chǎn),不僅實(shí)現(xiàn)了“進(jìn)口替代”,更在部分性能和成本上形成“反超”,為國(guó)內(nèi)數(shù)字新基建降本增效提供關(guān)鍵支撐。目前,該產(chǎn)品已批量應(yīng)用于400G/800G數(shù)據(jù)中心交換機(jī)、28GHz毫米波基站、高級(jí)服務(wù)器等場(chǎng)景,累計(jì)出貨量突破10萬(wàn)片,替代進(jìn)口產(chǎn)品金額超1.2億元。
隨著5G-A、AI算力中心等場(chǎng)景對(duì)更高傳輸速率(224Gbps)的需求顯現(xiàn),研發(fā)團(tuán)隊(duì)已啟動(dòng)下一代高頻高速PCB的研發(fā),計(jì)劃采用國(guó)產(chǎn)很低介損基材(Df≤0.0018),進(jìn)一步提升信號(hào)傳輸效率。行業(yè)分析師指出,高頻高速PCB的國(guó)產(chǎn)化突破,標(biāo)志著國(guó)內(nèi)PCB產(chǎn)業(yè)從“中低端量產(chǎn)”向“高級(jí)突破”邁進(jìn),未來(lái)有望在全球高頻高速市場(chǎng)占據(jù)更多份額,為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展筑牢重要部件根基。