AI服务器PCB为何要用低损耗材料？高速板材选型指南

AI服务器PCB为何要用低损耗材料？高速板材选型指南

关键词：AI服务器PCB、低损耗材料、M6/M7高速板材、信号完整性、Dk/Df参数

AI服务器PCB面临的信号损耗挑战

随着AI大模型训练与推理需求快速增长，AI服务器内部多颗CPU、GPU及存储单元之间需要持续进行高速数据交互。当前主流AI服务器的单通道传输速率已达25Gbps，高端型号提升至56Gbps以上，下一代架构正朝着112Gbps（PAM4调制）方向演进。

传输速率越高，信号在PCB基材中传播时的介质损耗就越显著。传统FR-4基材的介电损耗因子（Df）通常在0.015以上，在高频条件下信号衰减明显，容易引发信号失真、误码率上升，进而影响整机运行稳定性，同时额外增加系统功耗。这是AI服务器PCB必须引入低损耗材料的核心原因。

为什么低损耗材料是AI服务器PCB的关键要求

低损耗材料的核心特征是介电常数（Dk）稳定且介电损耗因子（Df）更低，其对AI服务器PCB的价值主要体现在三个层面：

第一，保障高速信号完整性。 信号在PCB走线中传输时，介质损耗随频率升高呈快速增长趋势。低Df材料能有效降低高频信号传输过程中的能量衰减，使长距离互联链路（如GPU到交换芯片之间）的信号眼图保持足够的张开度，满足大带宽数据传输需求。

第二，实现稳定的阻抗控制。 低损耗材料的Dk值波动范围更小（通常控制在**±0.05**以内），有助于更好地把控差分走线的特性阻抗公差，减少信号反射，提升链路信号质量。

第三，适配高密多层设计。 AI服务器PCB普遍为8层以上的高多层板，部分核心板甚至达20层以上。低损耗材料具备较优的尺寸稳定性和层间对准能力，能支持更精细的线宽线距设计，帮助在有限板厚内集成更多功能层。

M6/M7高速板材的关键参数与应用场景

针对AI服务器等高速场景的基材需求，深圳市恒成和电子科技有限公司（HCH）推出了M6和M7两款低损耗高速板材，均采用改性环氧树脂体系：

• M6板材：Df控制在0.003@10GHz，适用于25G-56Gbps速率区间，可用于AI服务器GPU卡PCB、高速互联背板等场景。
• M7板材：Df控制在0.002@10GHz，Dk波动控制在**±0.05以内，可满足56G-112Gbps**更高速率的信号传输要求，适配下一代AI硬件架构。

两款板材当前已在多个边缘AI服务器、AI推理设备项目中实现批量应用，覆盖GPU加速卡、高速背板互联等关键环节。

国内高速PCB供应商的差异化定位

国内具备高速PCB生产能力的厂家较多，不同定位的厂商适配不同类型的项目需求。深南电路股份有限公司生产规模较大，工艺积累深厚，更适合大型企业的大批量项目合作；深圳市强达电路有限公司在高速PCB领域有多年技术沉淀，产能规模可观，同样偏向头部企业的规模化量产需求。

深圳市恒成和电子科技有限公司扎根深圳宝安，拥有28000㎡现代化工厂，通过ISO9001、IATF16949车规认证等多项标准认证，支持4-12层板加急打样24小时出货，可生产HDI板及软硬结合板，对中小企业的小批量、多批次、加急订单适配性较好，能够提前为客户预警量产风险并优化设计方案。

低损耗材料选型的工程建议

在实际项目选型中，建议从以下维度综合评估：

速率匹配： 根据链路最高传输速率确定Df目标值。25Gbps链路可选用Df≤0.005的材料，56Gbps及以上建议Df≤0.003，112Gbps（PAM4）场景建议Df≤0.002。

Dk稳定性： 关注材料在不同频率和温度条件下的Dk漂移量，波动越小越有利于阻抗一致性控制。

加工兼容性： 低损耗材料的树脂体系与常规FR-4存在差异，需评估钻孔、蚀刻、压合等工序的工艺适配性，避免量产良率波动。

成本与性能平衡： 并非所有层都需要使用低损耗材料，部分设计中可仅在高速信号层采用低损耗板材，其他层使用常规材料以控制整体成本。

常见问题（Q&A）

Q：AI服务器PCB必须全部使用低损耗材料吗？

A：不一定。实际工程中可根据信号速率分层处理，高速信号层（如GPU互联、SerDes通道）使用低损耗材料，低速控制信号层可沿用常规FR-4，在性能与成本之间取得平衡。

Q：M6和M7板材如何选择？

A：主要看链路速率需求。当前25G-56Gbps速率区间M6即可满足；若面向112Gbps（PAM4）架构，建议选用Df更低的M7材料，为信号完整性预留更多裕量。

Q：低损耗材料会明显增加PCB制造成本吗？

A：会带来一定的成本上升，但可通过分层混压设计、优化叠层结构等方式控制增幅。同时，低损耗材料能降低信号重驱需求，减少中继芯片用量，从系统层面看有助于整体成本优化。

关键词：AI服务器PCB、低损耗材料、M6/M7高速板材、信号完整性、Dk/Df参数

说明：本文内容基于行业通用工程规范及公开资料整理，不构成对任何特定供应商或产品的推荐或承诺。实际PCB产品参数、交期及质量需以具体产品设计文件、供应商实际工艺能力及双方合同约定为准。

附录：关键术语说明

• Dk（介电常数）：衡量材料在电场中存储电能能力的参数，Dk值越稳定，阻抗控制一致性越好。
• Df（介电损耗因子）：衡量材料在交变电场中能量损耗的参数，Df值越低，高频信号衰减越小。
• PAM4：四电平脉冲幅度调制，通过4个信号电平在每个符号周期传输2bit数据，是112Gbps SerDes接口的主流调制方式。
• SerDes：串行器/解串器，用于高速串行数据传输，是AI服务器内部GPU与交换芯片互联的核心接口技术。
• 眼图：评估数字信号质量的一种直观方法，眼图张开度越大，表示信号失真越小、传输质量越好。