馮志強

（珠海方正印刷電路板發(fā)展有限公司，廣東 珠海 519175）

0 前言

隨著5G通信，物聯(lián)網(wǎng)，人工智能，邊緣計算，云計算，虛擬現(xiàn)實等新技術的興起和快速發(fā)展，數(shù)據(jù)量的爆發(fā)使服務器的需求持續(xù)上升。而服務器作為數(shù)據(jù)中心設備中的最大部分，具有舉足輕重的影響。文章主要通過對服務器市場發(fā)展趨勢，5G如何推動計算變革以及服務器PCB應用趨勢等三方面進行深入分析，闡述了服務器的市場以及和PCB（印制電路板）行業(yè)相關的技術應用，以供業(yè)界同行以及客戶參考。

1 服務器市場分析

1.1 全球服務器市場

新冠肺炎疫情對服務器市場沖擊較小，甚至互聯(lián)網(wǎng)需求促進了對服務器需求。2020年全年全球服務器出貨量1220萬臺，同比增長3.92%，出貨金額910.1億美元，同比增長4.26%，見圖1所示[1]。

圖1 2014～2020年全球服務器市場規(guī)模圖

全球服務器制造商戴爾、惠普、浪潮位列前三，位于第一梯隊；其次有聯(lián)想、華為、思科等。5G商業(yè)化使邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心作為基礎設施的作用變得越來越關鍵，全球服務器市場需求持續(xù)增長。

1.2 中國市場

（1）拉動中國服務器市場增長的主要行業(yè)為互聯(lián)網(wǎng)、電信、金融和服務行業(yè)，出貨量增速均超過20%，其中大型互聯(lián)網(wǎng)和運營商的增長尤其強勁。據(jù)國際數(shù)據(jù)公司預測，到2023年中國X86服務器出貨量將接近500萬臺，未來2年出貨量年均增長將達8.9%，見圖2[1]所示。

圖2 中國X86服務器出貨量預測圖

（2）與全球市場不同，中國服務器市場由國產品牌主導，原始設計制造商市場占有率較低。在國家“自主可控”發(fā)展戰(zhàn)略下，尤其在政府、能源、電力、金融等關鍵領域服務器國產化替代趨勢明顯，見圖3[1]所示，隨著人工智能技術應用場景逐漸成熟，中國加速計算市場規(guī)模大幅提升，從2018年上半年市場規(guī)模的5.5億美元增長至2021年上半年的23.8億美元。

圖3 中國X86服務器廠商市場份額圖

2 5G推動計算變革

信息技術的發(fā)展從單機計算到萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時代，5G推動計算場景的變化，見圖4[2]所示。

圖4 5G對信息技術的影響圖

5G為計算和數(shù)據(jù)帶來的變化使計算邊界延伸、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)量的增加、邊云協(xié)同，這些也對服務器帶來了新需求，如新增邊緣服務器、加速AI服務器、強化云服務器的需求。

3 服務器PCB發(fā)展趨勢

3.1 服務器主板PCB設計特點

服務器主板PCB設計特點對比，見圖5所示。

圖5 新服務器平臺主板PCB設計特點圖

3.2 服務器PCB技術發(fā)展趨勢

（1）混壓疊構的使用可以帶來成本的優(yōu)勢，如14層板原設計全用低介電常數(shù)和低損耗因子的EM-528基板，改為芯板用普通的EM-378基板，可使PCB成本降低約2%。

（2）在低輪廓銅箔和超低輪廓銅箔之外，開辟具有成本優(yōu)勢的第二代、第三代和第四代反轉銅箔，以滿足服務器極致的成本追求，見圖6所示。

圖6 不同粗糙度銅箔對比圖

（3）低粗化棕化藥水的應用不僅使基材成本降低，還滿足信號完整性（SI）的要求，見圖7所示。

圖7 低粗化藥水應用圖

（4）高速信號線延伸到外層，促進了外層低粗糙度銅箔以及低介電常數(shù)阻焊油墨的使用。不同低介電常數(shù)阻焊油墨相對于常規(guī)油墨的插損對比報告[3]顯示：容大9100GT（26.8%）＞永勝泰Z28DF（17.06%）＞太陽LD1K（15.88%）＞太陽LT02G（11.76%）＞炎墨DHG01（5.88%）（百分比為各低介電常數(shù)油墨，相對太陽普通油墨GHP3X的插損改善比例@19.9 GHz頻率下）。

（5）HDI（高密度互連）特別是跨層孔（skip via）的使用避免了背鉆殘樁以及增加布線靈活性，見圖8所示。

圖8 HDI在高多層板的應用圖

（6）BGA pitch（球刪陣列封裝焊盤的中心間距）從常規(guī)的1.0 mm夾雙線或0.8 mm夾單線，減少到0.94 mm或0.90 mm夾雙線，見圖9所示。背鉆大量應用以及BGA pitch減少，加快了背鉆品質自動化檢測的需求。

圖9 小Pitch BGA背鉆夾線設計建議圖

（7）PCIe G5和G6的應用使高速信號的傳輸頻率和速率增加，需要使用英特爾的Delta-L 4.0測試板提高插損測量的精度，網(wǎng)絡分析儀需要支持16 GHz的測試頻率，見圖10所示。

圖10 Delta-L4.0測試板設計圖

3.3 服務器PCB和原材料成本發(fā)展趨勢

新服務器平臺的PCB和PCB原材料成本相比過往平臺顯著增加，見圖11所示。

圖11 服務器PCB和PCB原材料成本發(fā)展趨勢圖

4 總結

服務器平臺每隔兩三年會進行一次升級換代，以滿足新的應用場景下數(shù)據(jù)傳輸速率和運行頻率不斷增加的需求。PCIe總線技術的演進推動服務器PCB層數(shù)由低至高，應用的材料從低速高損耗材料向高速低損耗材料發(fā)展。服務器PCB層數(shù)的增加推動價格升高，同步推動產值增長，預計從PCIe 4.0升級到5.0的過程中，單臺服務器的PCB總價值量將提升100%以上。文章分析了服務器的市場發(fā)展趨勢以及服務器PCB的技術應用趨勢，希望能給業(yè)界同行提供參考。