目前台灣PCB產業除了積極轉型智慧製造節能以減碳之外，還須善用2024年上半年仍受惠於AI需求帶動出口好轉的契機，驅動AI伺服器供應鏈加工技術與材料革新開源，成為確保PCB產值能穩定成長的關鍵。

回顧自2023年生成式AI浪潮席捲世界以來，若從台廠最擅長的硬體供應鏈角度來看最重要的設備，無疑是專為處理複雜的AI運算、訓練及推論任務而設計的AI伺服器，不僅驅動了世界各地的雲端服務業者（CSP）紛紛藉此擴大業務，帶來強勁的市場需求，並尋求與台灣等供應鏈夥伴緊密合作。

圖一 : AI伺服器不僅驅動了世界各地的雲端服務業者紛紛藉此擴大業務，帶來強勁的市場需求，並尋求與台灣等供應鏈夥伴緊密合作。

台灣身為全球主要的伺服器代工重鎮，在AI伺服器出貨中占近9成比重，美系伺服器品牌商全部仰賴台廠代工，陸系品牌則有近7成伺服器由台灣生產，尤值得深入觀察台灣PCB產品在伺服器應用的產值表現。

依工研院IEK估計2024年全球伺服器出貨量將達到1,410萬台，年成長5.2%；其中AI伺服器成長84.7%，預估出貨量為219萬台、整體市占率約15.5%，將成為市場規模主要驅動力，將以複合年均成長率（CAGR）22%的速度迅速擴張；同時提高產品單價和價值，已對整體伺服器產值造成明顯影響。

台廠雖然在AI伺服器的表面黏著（SMT）、組裝（PCBA）技術和量產實力上具有競爭優勢，但因為近年來AI技術快速發展，不僅帶動伺服器和相關硬體市場成長，也對PCB市場造成新挑戰和機遇，於高階供應鏈的自主程度上仍有改善空間。

據統計2023年台灣伺服器PCB主要以多層板占比56%為主，其次是載板（33%）、HDI（11%），金像電為台灣最大的伺服器PCB供應商，還有健鼎、瀚宇博德、博智等業者共同參與此市場；載板則是欣興、南電和景碩，並列全球10大載板製造商，均可供應核心的ABF載板。

尤其是針對AI伺服器的高密度構裝基板，必須具備高速運算、傳輸並確保準確與穩定性，未來將朝向「線路/孔徑微縮」、「基板面積放大」發展。從而分別透過超多層電路載板HDI、高頻高速PCB材料Ultra Low Loss、矽光子等多樣技術齊頭並進，以提高數據在不同系統元件之間的傳輸速度和效率，從而降低損耗。

圖二 : 台廠雖然在AI伺服器的表面黏著（SMT）、組裝（PCBA）技術和量產實力上具有競爭優勢，但在高階供應鏈的自主程度上仍有改善空間。（攝影：陳念舜）

應對先進封裝技術　高頻高速載板滿足三力需求

工研院IEK研究員張淵菘進一步指出，倘若拆解目前AI伺服器PCB的成本清單，可見扮演核心零組件角色的GPU模組，約占整體PCB成本80%；並伴隨著AI算力需求不斷成長，推進異質整合封裝技術、ABF載板需求穩步成長。因目前新一代伺服器GPU的ABF載板面積與層數規格的設計皆有所提升，也使之需求量平均增加了33%~39%。

藉此滿足所需「運算力」，關鍵PCB要素為ABF載板、玻璃基板；「傳輸力」，代表數據在不同系統元件之間傳輸的速度和效率，關鍵PCB要素是須利用多層、高頻高速PCB材料或矽光子模組；「散熱力」，則是克服AI運算往往會產生高熱量，須能有效散出，才能避免性能下降，甚至損壞硬體。

其中為了處理龐大的數據流量，AI伺服器對資料傳遞速率和頻寬有極高需求，在高速傳輸過程中，還須確保訊號的準確性與穩定性。主導了高頻高速PCB的技術發展趨勢，用來處理高階數據和運算等任務；同時推動了PCB產業封裝用的ABF載板設計朝向大面積、多層數、細線路等方向演化，以容納更多電晶體與I/O數量、佈線密度等相關先進封裝技術。

同時考量銅箔基板、新疊構設計和高階算力需求等因素，彼此連接CPU、GPU；並分別以高階HDI製作GPU加速卡、HLC（High Layer Count高階多層板）製作GPU主板，用來促進高頻高速PCB市場成長。

HDI具備的輕薄小巧特性，不僅有助於提升佈線密度、降低產品體積和重量，還能有效利用組裝空間；同時透過更高層數及更細的線寬線距設計，以實現更快的訊號傳輸與更小的訊號損失，通常應用於汽車雷達、衛星天線等系統。

且隨著算力需求日益增加，AI伺服器未來將有機會擴大HDI設計的比例。PCB層數更多，如OAM便採用5-8-5、5-10-5疊構設計的五階多層HDI，以改善訊號品質與可靠性，並應對I/O數量的增加，須進一步提高布線密度。

HLC則主要用於伺服器的主機板、地面站的天線系統、發射器、接收器等，且為了滿足高效低損耗的訊號傳輸需求，HLC在加工方面還會採用「Back Drill背鑽」的鑽孔技術，透過鑽孔移除Via Stub（未發揮連接或傳輸功能的通孔段），以有效減少造成的寄生電感與電容對系統的不利影響，避免在高速傳輸中可能引起反射、散射、延遲等干擾，從而提高整體訊號完整性。

但由於背鑽不能將通孔完全去除，必須保留可用的導通段，所以鑽孔設備需要具備優秀的深度控制（±75μm）與鑽孔精度（D+150μm）。近來由台灣網通設備廠新漢、工研院電光所與材化所、PCB大廠高技、材料廠台燿組成A+國家隊，提出一種新疊構設計來提升訊號完整性。包含採用極低損PCB材料（Extreme Low Loss；ELL）、創新的低雜訊同軸貫通孔（Low-Noise Coaxial Via；LCV）與超低損連接埠（Super Low Loss Connective-Bus）等技術。有別於傳統由端子組成的高速連接器，往往難以提供高穩定、低耗損的效能，而是顯著提升了阻抗控制功能、降低插入損失及近場、遠場串擾（Near-End/Far-End Crosstalk）效應。

目前所稱新一代AI硬體先進封裝解決方案，則包含矽光子（Silicon Photonics）領域，配合CPO（共同封裝光學元件），將光學和電子晶片整合於同一封裝模組內，藉此縮短元件之間的距離，減少光子傳輸的訊號損耗，預估矽光子市場從2022年~2030年126億美元增至786億美元的，CAGR為25.7%。可以預見一旦配合矽光子CPO模組時，載板面積將會再擴大，以適應矽光子的封裝需求；並迎合元件逐步整合及光模組微型化等趨勢，底部PCB將朝向縮小面積或簡化設計等趨勢發展。

另有新一代玻璃基板（Glass Core）封裝方案，則強調具有優異的低介電常數與熱膨脹係數、更平滑的介面，細線路製作更穩定等特性，可用來解決現有載板材料在處理上億顆規模的電晶體封裝時，所面臨能耗、膨脹和翹曲等問題。未來更有望成為FC-BGA載板核心材料的替代品，將應用於伺服器CPU、加速器晶片等，特別適用於尺寸在110mmx110mm以上的大型載板需求。

圖三 : 配合矽光子CPO模組發展，可以預見載板面積將會再擴大，並迎合元件逐步整合及光模組微型化等趨勢，底部PCB將往縮小面積或簡化設計等趨勢發展。（攝影：陳念舜）

PCB材料後勢看好　強化創新結構設計與研發競爭力

此外，目前AI伺服器PCB常用的高頻高速銅箔基板（CCL），係由銅箔與經樹脂含浸後之基材（如絕緣紙、玻璃纖維布等）疊合而成，為製造PCB的關鍵基礎材料。又可分為：玻璃纖維板（FR-4）、陶瓷基板（Ceramic Substrate）與氟系材料聚四氟乙烯（PTFE），或稱鐵氟龍（Teflon），再依Df（耗散係數越小，表示該材料對訊號傳輸的損失越少），細分為：very low loss、ultra low low loss、super low loss等不同材料等級。

台灣供應銅箔基板的上游廠商眾多，且硬式、軟性基板皆有布局，直接外銷比重約占6成。依財政部統計按基材種類區分，台灣銅箔基板出口以玻璃纖維環氧樹脂為襯料者占逾半數（55%）；其次為生產軟板的聚醯亞氨，約占3成；相對低階的酚樹脂，則占1成。2024年隨著AI等創新應用發展，景氣逐步改善、銅價波動等趨勢，有望終止連2年下滑，推升1~7月以新台幣計算產值成長16.0%，以美元計1-8月出口值年增2成。

其中very low loss（M6）材料Df範圍約0.004~0.005，是目前應用最廣泛的高頻高速CCL材料，例如在400G/800G網通設備、AI伺服器等產品。並考慮在GPU內部互相高速傳輸要求下，主板選用的銅箔基板規格也從泛用型的Low loss，提升至高階高頻高速的ultra low low loss等級（M7），材料價格約增28%。

其中高速PCB可在高速傳輸時表現出更好的訊號完整性和抗干擾能力，其應用範圍涵括MHz~GHz，並為了能有效抑制電磁干擾（EMI），傾向選用較厚板及等長性線路設計；常見選用的材料，為FR4、PI等，廣泛應用於電腦、伺服器主機板及工業控制儀器等領域。

在高頻工作環境下，應用頻率範圍通常在1GHz以上，則一般採取細線路設計、板厚也相對較薄，可展現出優異的傳輸性能；選擇材料以PTFE較為常見，除了具有耐熱與腐蝕、低吸水率等特性外，更擁有極低的介電常數（Dk）、Df，對訊號傳輸速度越快、損失越小，有助於減少訊號損失、提高訊號傳輸效率及接收靈敏度。

因此，儘管PTFE在熱傳導性、剛性和機械加工面上存在一頂的挑戰和相對高的成本，仍被廣泛應用在5G通訊、汽車雷達，航太工程與衛星通訊等領域。多家台灣PCB材料廠如台光電、台燿、聯茂、台虹等，皆已在其高階產品線推出PTFE，現以美日外商設備為主要供應商，包括Rogers、AGC、Taconic等。

近來也有PCB製造廠商為解決PTFE的加工性與成本問題，提出了採用混壓（Hybrid）疊構設計，將PTFE與其他高頻材料混合壓合製作，即在非訊號層改用一般等級材料，選擇在主訊號層才用上高等級材料，不僅能滿足高頻訊號傳輸需求，也可以節省成本並提高板材剛性與加工性。

但缺點卻是會提高加工困難度，必須克服異質材料同時製作的技術挑戰，如材料交界面的結合性、熱膨脹係數不同引起的應力和變形、製程參數控制等，導致全球有能力量產的製造商數量有限。

為了鎖定未來5G高頻高速商機，工研院也從電路板材料著手，致力於創新材料開發，以協助台灣電路板產業掌握前瞻科技；近年來更與中石化聯手投入毫米波銅箔基板（CCL）材料開發，開發低損耗環烯烴樹脂合成技術，兼併低介電、高導熱等特性於一體，開發出電氣特性優於市場的材料。

圖四 : 工研院與中石化聯手投入毫米波銅箔基板（CCL）材料開發，加強高階電路板原料在地供應能力。（source:工研院）

藉此不僅克服傳統材料瓶頸，提升基板材料電性穩定性，使訊號在高頻傳輸下具有更高的穩定度及可靠度，滿足毫米波時代所需的高速資訊處理及大量數據傳輸，為台灣PCB產業提供一個具實際效益的配套方案。且成功協助中石化從傳統石化產業跨足高階電路板材料領域，強化台灣高階電路板原料的自主性，而成為高階電子材料市場重要奧援之一，加強高階電路板原料在地供應能力。

工研院協理暨材料與化工所所長李宗銘表示，台灣電路板產業長年領先全球，但許多高階製程原料仍得仰賴進口，若能掌握未來關鍵樹脂原物料及專利，將有助於產業發展及穩固國際競爭力。

中石化此次與工研院合作開發的樹脂材料，除可幫助業者大幅縮短產品開發時間，其優異的基板穩定性，希望有助於下世代電子產品的高階電路板開發。目前中石化正與產業客戶進行配方樹脂調整與相關驗證作業，期望有機會導入台灣電路板產業鏈中，提升高階電路板原料自主性及在地供應需求。