目前台湾PCB产业除了积极转型智慧制造节能以减碳之外，还须善用2024年上半年仍受惠於AI需求带动出囗好转的契机，驱动AI伺服器供应链加工技术与材料革新开源，成为确保PCB产值能稳定成长的关键。

回顾自2023年生成式AI浪潮席卷世界以来，若从台厂最擅长的硬体供应链角度来看最重要的设备，无疑是专为处理复杂的AI运算、训练及推论任务而设计的AI伺服器，不仅驱动了世界各地的云端服务业者（CSP）纷纷藉此扩大业务，带来强劲的市场需求，并寻求与台湾等供应链夥伴紧密合作。

图一 : AI伺服器不仅驱动了世界各地的云端服务业者纷纷藉此扩大业务，带来强劲的市场需求，并寻求与台湾等供应链夥伴紧密合作。

台湾身为全球主要的伺服器代工重镇，在AI伺服器出货中占近9成比重，美系伺服器品牌商全部仰赖台厂代工，陆系品牌则有近7成伺服器由台湾生产，尤值得深入观察台湾PCB产品在伺服器应用的产值表现。

依工研院IEK估计2024年全球伺服器出货量将达到1,410万台，年成长5.2%；其中AI伺服器成长84.7%，预估出货量为219万台、整体市占率约15.5%，将成为市场规模主要驱动力，将以复合年均成长率（CAGR）22%的速度迅速扩张；同时提高产品单价和价值，已对整体伺服器产值造成明显影响。

台厂虽然在AI伺服器的表面黏着（SMT）、组装（PCBA）技术和量产实力上具有竞争优势，但因为近年来AI技术快速发展，不仅带动伺服器和相关硬体市场成长，也对PCB市场造成新挑战和机遇，於高阶供应链的自主程度上仍有改善空间。

据统计2023年台湾伺服器PCB主要以多层板占比56%为主，其次是载板（33%）、HDI（11%），金像电为台湾最大的伺服器PCB供应商，还有健鼎、瀚宇博德、博智等业者共同叁与此市场；载板则是欣兴、南电和景硕，并列全球10大载板制造商，均可供应核心的ABF载板。

尤其是针对AI伺服器的高密度构装基板，必须具备高速运算、传输并确保准确与稳定性，未来将朝向「线路/孔径微缩」、「基板面积放大」发展。从而分别透过超多层电路载板HDI、高频高速PCB材料Ultra Low Loss、矽光子等多样技术齐头并进，以提高数据在不同系统元件之间的传输速度和效率，从而降低损耗。

图二 : 台厂虽然在AI伺服器的表面黏着（SMT）、组装（PCBA）技术和量产实力上具有竞争优势，但在高阶供应链的自主程度上仍有改善空间。（摄影：陈念舜）

应对先进封装技术 高频高速载板满足三力需求

工研院IEK研究员张渊??进一步指出，倘若拆解目前AI伺服器PCB的成本清单，可见扮演核心零组件角色的GPU模组，约占整体PCB成本80%；并伴随着AI算力需求不断成长，推进异质整合封装技术、ABF载板需求稳步成长。因目前新一代伺服器GPU的ABF载板面积与层数规格的设计皆有所提升，也使之需求量平均增加了33%~39%。

藉此满足所需「运算力」，关键PCB要素为ABF载板、玻璃基板；「传输力」，代表数据在不同系统元件之间传输的速度和效率，关键PCB要素是须利用多层、高频高速PCB材料或矽光子模组；「散热力」，则是克服AI运算往往会产生高热量，须能有效散出，才能避免性能下降，甚至损坏硬体。

其中为了处理庞大的数据流量，AI伺服器对资料传递速率和频宽有极高需求，在高速传输过程中，还须确保讯号的准确性与稳定性。主导了高频高速PCB的技术发展趋势，用来处理高阶数据和运算等任务；同时推动了PCB产业封装用的ABF载板设计朝向大面积、多层数、细线路等方向演化，以容纳更多电晶体与I/O数量、布线密度等相关先进封装技术。

同时考量铜箔基板、新叠构设计和高阶算力需求等因素，彼此连接CPU、GPU；并分别以高阶HDI制作GPU加速卡、HLC（High Layer Count高阶多层板）制作GPU主板，用来促进高频高速PCB市场成长。

HDI具备的轻薄小巧特性，不仅有助於提升布线密度、降低产品体积和重量，还能有效利用组装空间；同时透过更高层数及更细的线宽线距设计，以实现更快的讯号传输与更小的讯号损失，通常应用於汽车雷达、卫星天线等系统。

且随着算力需求日益增加，AI伺服器未来将有机会扩大HDI设计的比例。PCB层数更多，如OAM便采用5-8-5、5-10-5叠构设计的五阶多层HDI，以改善讯号品质与可靠性，并应对I/O数量的增加，须进一步提高布线密度。

HLC则主要用於伺服器的主机板、地面站的天线系统、发射器、接收器等，且为了满足高效低损耗的讯号传输需求，HLC在加工方面还会采用「Back Drill背钻」的钻孔技术，透过钻孔移除Via Stub（未发挥连接或传输功能的通孔段），以有效减少造成的寄生电感与电容对系统的不利影响，避免在高速传输中可能引起反射、散射、延迟等干扰，从而提高整体讯号完整性。

但由於背钻不能将通孔完全去除，必须保留可用的导通段，所以钻孔设备需要具备优秀的深度控制（±75μm）与钻孔精度（D+150μm）。近来由台湾网通设备厂新汉、工研院电光所与材化所、PCB大厂高技、材料厂台??组成A+国家队，提出一种新叠构设计来提升讯号完整性。包含采用极低损PCB材料（Extreme Low Loss；ELL）、创新的低杂讯同轴贯通孔（Low-Noise Coaxial Via；LCV）与超低损连接埠（Super Low Loss Connective-Bus）等技术。有别於传统由端子组成的高速连接器，往往难以提供高稳定、低耗损的效能，而是显着提升了阻抗控制功能、降低??入损失及近场、远场串扰（Near-End/Far-End Crosstalk）效应。

目前所称新一代AI硬体先进封装解决方案，则包含矽光子（Silicon Photonics）领域，配合CPO（共同封装光学元件），将光学和电子晶片整合於同一封装模组内，藉此缩短元件之间的距离，减少光子传输的讯号损耗，预估矽光子市场从2022年~2030年126亿美元增至786亿美元的，CAGR为25.7%。可以预见一旦配合矽光子CPO模组时，载板面积将会再扩大，以适应矽光子的封装需求；并迎合元件逐步整合及光模组微型化等趋势，底部PCB将朝向缩小面积或简化设计等趋势发展。

另有新一代玻璃基板（Glass Core）封装方案，则强调具有优异的低介电常数与热膨胀系数、更平滑的介面，细线路制作更稳定等特性，可用来解决现有载板材料在处理上亿颗规模的电晶体封装时，所面临能耗、膨胀和翘曲等问题。未来更有??成为FC-BGA载板核心材料的替代品，将应用於伺服器CPU、加速器晶片等，特别适用於尺寸在110mmx110mm以上的大型载板需求。

图三 : 配合矽光子CPO模组发展，可以预见载板面积将会再扩大，并迎合元件逐步整合及光模组微型化等趋势，底部PCB将往缩小面积或简化设计等趋势发展。（摄影：陈念舜）

PCB材料後势看好 强化创新结构设计与研发竞争力

此外，目前AI伺服器PCB常用的高频高速铜箔基板（CCL），系由铜箔与经树脂含浸後之基材（如绝缘纸、玻璃纤维布等）叠合而成，为制造PCB的关键基础材料。又可分为：玻璃纤维板（FR-4）、陶瓷基板（Ceramic Substrate）与氟系材料聚四氟乙烯（PTFE），或称铁氟龙（Teflon），再依Df（耗散系数越小，表示该材料对讯号传输的损失越少），细分为：very low loss、ultra low low loss、super low loss等不同材料等级。

台湾供应铜箔基板的上游厂商众多，且硬式、软性基板皆有布局，直接外销比重约占6成。依财政部统计按基材种类区分，台湾铜箔基板出囗以玻璃纤维环氧树脂为衬料者占逾半数（55%）；其次为生产软板的聚??亚氨，约占3成；相对低阶的痤树脂，则占1成。2024年随着AI等创新应用发展，景气逐步改善、铜价波动等趋势，有??终止连2年下滑，推升1~7月以新台币计算产值成长16.0%，以美元计1-8月出囗值年增2成。

其中very low loss（M6）材料Df范围约0.004~0.005，是目前应用最广泛的高频高速CCL材料，例如在400G/800G网通设备、AI伺服器等产品。并考虑在GPU内部互相高速传输要求下，主板选用的铜箔基板规格也从泛用型的Low loss，提升至高阶高频高速的ultra low low loss等级（M7），材料价格约增28%。

其中高速PCB可在高速传输时表现出更好的讯号完整性和抗干扰能力，其应用范围涵括MHz~GHz，并为了能有效抑制电磁干扰（EMI），倾向选用较厚板及等长性线路设计；常见选用的材料，为FR4、PI等，广泛应用於电脑、伺服器主机板及工业控制仪器等领域。

在高频工作环境下，应用频率范围通常在1GHz以上，则一般采取细线路设计、板厚也相对较薄，可展现出优异的传输性能；选择材料以PTFE较为常见，除了具有耐热与腐蚀、低吸水率等特性外，更拥有极低的介电常数（Dk）、Df，对讯号传输速度越快、损失越小，有助於减少讯号损失、提高讯号传输效率及接收灵敏度。

因此，尽管PTFE在热传导性、刚性和机械加工面上存在一顶的挑战和相对高的成本，仍被广泛应用在5G通讯、汽车雷达，航太工程与卫星通讯等领域。多家台湾PCB材料厂如台光电、台??、联茂、台虹等，皆已在其高阶产品线推出PTFE，现以美日外商设备为主要供应商，包括Rogers、AGC、Taconic等。

近来也有PCB制造厂商为解决PTFE的加工性与成本问题，提出了采用混压（Hybrid）叠构设计，将PTFE与其他高频材料混合压合制作，即在非讯号层改用一般等级材料，选择在主讯号层才用上高等级材料，不仅能满足高频讯号传输需求，也可以节省成本并提高板材刚性与加工性。

但缺点却是会提高加工困难度，必须克服异质材料同时制作的技术挑战，如材料交界面的结合性、热膨胀系数不同引起的应力和变形、制程叁数控制等，导致全球有能力量产的制造商数量有限。

为了锁定未来5G高频高速商机，工研院也从电路板材料着手，致力於创新材料开发，以协助台湾电路板产业掌握前瞻科技；近年来更与中石化联手投入毫米波铜箔基板（CCL）材料开发，开发低损耗环烯??树脂合成技术，兼并低介电、高导热等特性於一体，开发出电气特性优於市场的材料。

图四 : 工研院与中石化联手投入毫米波铜箔基板（CCL）材料开发，加强高阶电路板原料在地供应能力。（source:工研院）

藉此不仅克服传统材料瓶颈，提升基板材料电性稳定性，使讯号在高频传输下具有更高的稳定度及可靠度，满足毫米波时代所需的高速资讯处理及大量数据传输，为台湾PCB产业提供一个具实际效益的配套方案。且成功协助中石化从传统石化产业跨足高阶电路板材料领域，强化台湾高阶电路板原料的自主性，而成为高阶电子材料市场重要奥援之一，加强高阶电路板原料在地供应能力。

工研院协理暨材料与化工所所长李宗铭表示，台湾电路板产业长年领先全球，但许多高阶制程原料仍得仰赖进囗，若能掌握未来关键树脂原物料及专利，将有助於产业发展及稳固国际竞争力。

中石化此次与工研院合作开发的树脂材料，除可帮助业者大幅缩短产品开发时间，其优异的基板稳定性，希??有助於下世代电子产品的高阶电路板开发。目前中石化正与产业客户进行配方树脂调整与相关验证作业，期??有机会导入台湾电路板产业链中，提升高阶电路板原料自主性及在地供应需求。