過去，PCB的角色主要在於承載與連接電子元件，但在AI時代，PCB不僅要能傳輸超高速訊號，還必須處理高功率密度、散熱挑戰與多層堆疊設計的壓力。這使得PCB產業迎來一場全面性的技術革命與材料演進。

AI浪潮下的PCB新挑戰與新機遇

從資料中心的AI伺服器，到車用自動駕駛平台，甚至到穿戴式醫療設備，AI運算需求的爆發，正以前所未有的速度推動硬體創新。在這個過程中，印刷電路板（PCB）這個長久以來被視為電子產業「默默支撐者」的基礎元件，逐漸成為決定系統效能、功耗與可靠度的核心關鍵。人工智慧的興起，重新定義了雲端運算與邊緣運算的模式，也徹底改變了電子產業的結構。

過去，PCB的角色主要在於承載與連接電子元件，但在AI時代，PCB不僅要能傳輸超高速訊號，還必須處理高功率密度、散熱挑戰與多層堆疊設計的壓力。這使得PCB產業迎來一場全面性的技術革命與材料演進。

運算密度與高速傳輸的挑戰

AI伺服器的運算密度不斷攀升，一顆GPU往往需要與數十顆高頻寬記憶體（HBM）緊密協作，彼此間的資料傳輸速率已突破112G PAM4，並快速邁向PCIe 6.0與PCIe 7.0。這些高速訊號對PCB走線帶來巨大的挑戰：任何細微的阻抗不連續或材料耗散因子過高，都可能造成信號完整性下降，導致系統效能瓶頸。

傳統FR4基材已難以支撐如此高頻高速需求，低介電常數（Dk）與低耗散因子（Df）的新型基材，因此成為主流選擇。

功耗與散熱壓力

AI伺服器每機架功率需求已從10 kW提升至數十kW，未來甚至可能超過100 kW。如此高的功率密度，讓PCB不僅是訊號傳輸平台，更成為電力分配與散熱管理的重要環節。

因此，電源模組所需的厚銅PCB、金屬基板，以及導熱通道設計，都是應對高功率與高熱密度的必要手段。

小型化與多層堆疊需求

隨著3D IC與異質整合技術（如CoWoS、Foveros、X-Cube）的普及，PCB不再只是外部連接板，而逐漸與晶片載板形成互補關係。高階PCB必須支援更高層數、更精細的線寬線距，並與ABF基板等先進材料技術相互融合。

PCB材料的技術演進

為了支援AI伺服器的高速訊號傳輸，材料商推出多種低Dk/Df的基材。例如日立與松下的Megtron系列、聚苯醚（PPE）、液晶高分子（LCP）等，都能有效降低訊號傳輸損耗，確保長距離高速互連的穩定性。

介電常數（Dk）影響訊號傳輸速度，而耗散因子（Df）則影響訊號損耗。低Dk與低Df材料的採用，使得PCB能在56 Gbps甚至112 Gbps以上的高速環境中，維持優異的訊號完整性。

除了高速，散熱亦是另一大挑戰。所需要的材料具備高導熱係數，能將熱量快速導出，避免晶片過熱。

在這樣的需求下，金屬核心PCB（MCPCB）、陶瓷基板如氧化鋁（Al?O?）、氮化鋁（AlN）逐漸被廣泛應用於AI伺服器電源模組、車用AI晶片與功率模組領域。

高速低損耗材料

隨著ESG與環保規範的推進，PCB產業也必須面對材料環保化的挑戰。無鹵素基材、可回收樹脂，以及降低製程化學藥劑使用的趨勢，正逐步成為PCB供應鏈的共識。

AI推動下的PCB設計革命

AI伺服器需要多層高速背板與介面卡，這促使阻抗控制、差分對走線、背鑽（Back-drill）等設計手法成為標準。尤其在>56 Gbps速率下，走線設計與材料參數必須精確耦合，否則訊號劣化無可避免。

電源完整性與散熱設計

AI晶片動輒數百瓦至千瓦級功耗，讓電源完整性（Power Delivery Network, PDN）設計成為核心挑戰。厚銅走線、分層電源平面，以及嵌入式散熱結構的設計，已逐漸被大廠導入。部分廠商甚至嘗試在PCB內部嵌入微流體散熱通道，以因應極端功率密度需求。

AI輔助PCB設計工具

生成式AI也開始應用於PCB設計領域。EDA廠商正在導入AI演算法，協助自動佈線、訊號完整性模擬與設計優化，顯著縮短設計週期。未來，AI驅動的PCB設計將能在初期自動預測潛在訊號瓶頸，提升設計效率與良率。

圖一 : 在AI時代，PCB產業迎來一場全面性的技術革命與材料演進。

先進封裝與PCB的融合

先進封裝技術的發展，使ABF載板與高階PCB逐漸趨同。AI晶片往往透過CoWoS或InFO等封裝，與高頻寬記憶體（HBM）直接整合，而其所需的載板技術幾乎已達到高階PCB的工藝水準。

AI數據中心正逐漸從電互連過渡至光互連。共封裝光學（CPO）與線性光模組（LPO）將光子元件直接整合至PCB或載板上，要求材料在尺寸穩定性、熱膨脹係數（CTE）控制與表面平整度方面達到前所未有的精度。這標誌著PCB產業將跨足光電整合的新時代。

車用電子對PCB的需求

自動駕駛平台與車載AI運算模組，對PCB提出耐高溫、高可靠度的要求。符合AEC-Q200規範的材料與工藝，成為車用PCB設計的基本門檻。同時，高功率AI晶片亦需要厚銅板與金屬基板支撐，確保穩定性與安全性。

在高溫、潮濕、強烈震動與長期使用等車載環境下，PCB必須維持穩定的性能。符合AEC-Q200規範的材料與工藝已成為基本門檻，確保產品能承受-40°C至+150°C的嚴苛溫度範圍，以及數千小時以上的壽命測試。同時，車載AI晶片功耗高、電流密度大，因此厚銅板（Heavy Copper PCB）、金屬基板（MCPCB）等設計被廣泛採用，用以強化電源分配與熱管理能力，避免因過熱導致系統失效。

醫療AI與可攜式裝置

穿戴式醫療設備與便攜式AI診斷系統，對高密度互連（HDI）、柔性PCB（FPC）、R-FPC的需求不斷上升。材料除需支援高頻高速外，還必須兼顧柔韌性與生物相容性。

在高速數據處理的同時，這些PCB需要支援低功耗運算與高頻高速訊號傳輸，確保即時且精準的數據回饋。例如AI晶片可在裝置端即時分析心律異常或血糖變化，再透過藍牙或Wi-Fi回傳雲端平台。為達成這些功能，材料不僅必須具有低介電常數（Dk）、低耗散因子（Df）以維持訊號完整性，還需要高度柔韌性，以適應人體曲面與長時間使用時的機械應力。

智慧製造與能源應用

在智慧工廠與再生能源系統中，AI驅動的工控電腦與功率轉換設備，均需要高功率、高可靠度的PCB，這些需求正在推動工業級材料的快速演進與大規模導入。在智慧製造場域中，非常強調即時數據蒐集、邊緣運算與自動化控制等能力。

正因為如此，工控電腦與伺服驅動器所承受的負荷遠高於一般消費性電子產品，這使得PCB必須具備耐高壓、耐高溫與長時間穩定運作的能力。

以工業自動化設備為例，馬達控制器與機器人驅動模組需要能承受高頻切換的功率轉換PCB，若材料的介電強度不足，將可能導致訊號干擾或元件提早老化。因此，厚銅PCB、多層高密度互連（HDI）設計，以及高導熱基板（如氮化鋁AlN、金屬基板MCPCB）成為必然選擇，以確保訊號完整性與散熱效率。

在再生能源領域，像是太陽能逆變器、風力發電控制模組以及儲能系統，同樣仰賴高可靠度PCB。這些應用往往需要長時間運作且維護不易，因此PCB不僅要承受數十安培以上的大電流，還必須具備防潮、防鹽霧與耐候性，以因應戶外惡劣環境。隨著能源系統逐步導入AI進行最佳化調度與能效管理，PCB更需要能整合高頻運算模組與功率模組，成為能源智慧化的核心基礎。

全球與台灣廠商的布局

台灣廠商如欣興、南電、臻鼎，已成為全球高階PCB與ABF載板的主要供應者；日本廠商松下、日立則專注於高性能材料；韓國三星電機在HDI與SLP技術領先；中國深南電路則快速擴張產能。這些企業在AI時代的競爭中，形成多極化格局。

ABF基板仍處於供不應求狀態，而低損耗材料的價格波動，也讓下游廠商承受壓力。此外，mSAP、LDI等先進製程設備需求增加，對產能擴充構成挑戰。

市場預測

根據產業研究報告，AI伺服器與高階PCB的需求將在未來五年保持雙位數成長。HDI、SLP與ABF載板市場，預計年複合成長率（CAGR）超過10%，成為PCB產業的新成長引擎。

AI時代的PCB願景

未來的PCB將在三個方向持續演進：

1.智能設計：AI將不僅驅動應用端，也將深入設計端，透過EDA工具加速自動化設計與驗證，實現智慧化製造。

2.材料創新：石墨烯、奈米複合材料、甚至碳奈米管基材，可能成為下一代PCB材料的突破口，帶來更低損耗與更高散熱能力。

3.跨域融合：PCB不再只是單純的電子連接平台，而將成為AI系統「數據與能量」的雙重承載核心，與封裝、散熱、光電技術全面融合。

結語

AI浪潮驅動了PCB產業前所未有的變革。從高速低損耗材料，到AI輔助設計工具，再到先進封裝與光電整合，PCB正經歷一場技術與材料的雙重革命。這場革命不僅提升了電子系統的效能與可靠性，更重新定位了PCB在產業鏈中的價值。可以預見，在未來AI與半導體的發展進程中，PCB將不再只是配角，而是影響運算效能、能源效率與系統可靠度的核心基礎。