為什么M9材料測出來的Dk/Df值不一樣？

M9材料是什么意思?

M9材料是目前行業(yè)內(nèi)最高標(biāo)準(zhǔn)等級的高頻高速銅板（CCL），是制造高端AI服務(wù)器印制電路板（PCB）的“特制地基”。M9覆銅板（M9 CCL）是一整套高端印刷電路板基材解決方案，由石英布、超低輪廓銅箔和特種樹脂構(gòu)成，由英偉達(dá)等企業(yè)定義。

圖：DF是信號傳輸?shù)哪芰繐p耗指標(biāo)，DK影響信號速度與相位。兩者共同決定覆銅板性能，選對參數(shù)才能讓電路板高效運(yùn)行。

M9材料有啥厲害之處?

M9材料專為224Gbps超高速傳輸設(shè)計(jì)，介電損耗比前代M8材料更低，信號衰減可降低40%以上，能支撐AI算力發(fā)展對超高速、低損耗信號傳輸?shù)囊蟆?/span>

M9材料用在哪?

主要用在AI服務(wù)器、1.6T交換機(jī)及高端通信設(shè)備中，是目前最高標(biāo)準(zhǔn)的高頻高速覆銅板，全球僅有少數(shù)企業(yè)能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。

M9材料和M6，M7, M8的區(qū)別是什么？

根據(jù)等級劃分，按數(shù)字越大，性能越優(yōu)、制造難度也越高。等級順序?yàn)镸6 <M7 <M8<M9。

M7, M8和M9數(shù)據(jù)對比如下：

?M7材料：單根鉆針可鉆約1000個(gè)孔。

?M8材料：單根鉆針鉆約800個(gè)孔。

?M9材料：單根鉆針鉆僅100-200個(gè)孔。

相對于其它材料，M9鉆孔難度大：M9材料中含有大量堅(jiān)硬的石英布和球形玻璃粉，導(dǎo)致鉆孔壽命極短。在M7材料上鉆孔約1000個(gè)，到M9材料上驟降至僅100-200個(gè)。

圖：PCB多板層結(jié)構(gòu)

M9材料層壓與精度要求高：AI服務(wù)器PCB層數(shù)高達(dá)40層以上，Rubin架構(gòu)甚至接近80層。在M9材料上實(shí)現(xiàn)如此多層、高精度的對位和壓合，良率極低。

但M9材料成本高昂：M9覆銅板價(jià)格已從M8的160-180元/平米大幅漲至約400元/平米。一塊由M9材料制成的78層AI 服務(wù)器主板，單機(jī)價(jià)值高達(dá)20萬美元，是上一代產(chǎn)品的5倍。

圖：M7-M9等級CCL各項(xiàng)數(shù)據(jù)對比情況； 資料來源：PCBworld

M9材料為什么造成鉆針緊缺的問題？

隨著陶瓷填料、石英布等“硬核”材料的加入，這一板材的演進(jìn)過程無異于對本就使用壽命較短PCB鉆針一次接一次的加速?zèng)_擊。根據(jù)PCBworld數(shù)據(jù)顯示，單支鉆針對M7級基板的可加工孔數(shù)約為1,000孔；升級到M8級，這個(gè)數(shù)字便已顯著降至800孔；而面對M9級基板，單根鉆針的有效加工壽命還將進(jìn)一步銳減至僅剩100-200孔。其損耗速度的顯著加快，也預(yù)計(jì)將推動(dòng)PCB鉆針需求的快速提升。這就是“鉆針緊缺”的核心原因之一。

市場趨勢-高端PCB材料加速迭代

從行業(yè)市場迭代趨勢與應(yīng)用格局來看，PCB M系列材料已形成清晰的代際應(yīng)用體系，精準(zhǔn)匹配不同速率的AI服務(wù)器傳輸場景。短期維度下，M8超低損耗材料憑借成熟的量產(chǎn)工藝、穩(wěn)定的電學(xué)性能及可控的成本優(yōu)勢，已全面替代M7及以下中低端材料，成為當(dāng)前112Gbps主流傳輸速率AI服務(wù)器PCB的核心出貨主力，廣泛應(yīng)用于通用算力服務(wù)器、中端AI加速板卡等場景，其10GHz下介質(zhì)損耗因子（Df）約0.0013，可有效滿足中高速信號傳輸?shù)膿p耗控制需求。

中長期維度來看，隨著英偉達(dá)Rubin架構(gòu)、GB300等高端AI芯片規(guī)模化落地，224Gbps超高速傳輸場景持續(xù)滲透，高端算力服務(wù)器、AI集群交換機(jī)對極致低損耗材料的需求快速攀升，推動(dòng)行業(yè)材料體系從M8向M9極致低損耗版本升級。M9材料專為224Gbps及以上超高速、長距離、高密度信號傳輸場景定制，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)明確其10GHz下Df值≤0.0007，相較M8材料信號衰減降低40%以上，介電常數(shù)（Dk）穩(wěn)定維持在2.8-3.1區(qū)間且波動(dòng)幅度小于1%，可精準(zhǔn)控制差分阻抗公差在±5%以內(nèi)，遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)PCB材料±10%的公差標(biāo)準(zhǔn)，徹底解決高速傳輸下的信號失真、延遲、衰減超標(biāo)等問題。

M9材料的技術(shù)升級帶動(dòng)上游核心原材料全面革新，傳統(tǒng)E玻纖、普通環(huán)氧樹脂、常規(guī)銅箔已無法適配其性能要求，高純度碳?xì)錁渲㈦娮蛹壥⒉迹≦布）、HVLP4/HVLP5高端超低輪廓銅箔成為M9基材的標(biāo)準(zhǔn)化配套體系。其中石英布摒棄了傳統(tǒng)E玻纖的堿金屬離子雜質(zhì)，大幅降低高頻工況下的極化損耗與信號延遲，是M9材料實(shí)現(xiàn)極致低損耗的核心關(guān)鍵。當(dāng)前國內(nèi)上述高端原材料正迎來關(guān)鍵國產(chǎn)化替代窗口期，下游高端PCB產(chǎn)能擴(kuò)容疊加海外供給受限，上游材料賽道競爭持續(xù)升溫，行業(yè)格局加速重構(gòu)。

全球高端PCB基材市場長期呈現(xiàn)日系廠商主導(dǎo)的格局，但近年來國內(nèi)頭部覆銅板及材料廠商加速技術(shù)攻堅(jiān)與產(chǎn)能布局，一方面快速實(shí)現(xiàn)M8、M9等效材料的量產(chǎn)落地與終端客戶驗(yàn)證，逐步打破海外壟斷；另一方面提前布局下一代適配448Gbps超高速傳輸?shù)腗10等效材料預(yù)研，采用氟改性碳?xì)錁渲TFE復(fù)合體系與二代低Dk玻纖/高端石英布組合，進(jìn)一步壓縮高頻信號損耗。當(dāng)前行業(yè)已全面開啟技術(shù)迭代、產(chǎn)能擴(kuò)容、精準(zhǔn)檢測的三重維度競爭，國產(chǎn)材料替代進(jìn)程全面提速。

在高端AI服務(wù)器PCB量產(chǎn)體系中，除傳統(tǒng)PCB精密制程工藝、層壓工藝、阻抗控制工藝外，基材本身的高頻電學(xué)特性是決定高端PCB良率與信號完整性的核心瓶頸，其中Dk（介電常數(shù)）、Df（介質(zhì)損耗因子）兩大核心指標(biāo)直接決定高速信號傳輸質(zhì)量與產(chǎn)品可靠性。行業(yè)量產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，高速板材出現(xiàn)的信號傳輸損耗超標(biāo)、阻抗波動(dòng)異常、信號完整性缺陷、高頻干擾等核心問題，并非單純由PCB制作工藝導(dǎo)致，絕大多數(shù)根源來自上游單一原材料的參數(shù)偏移與性能波動(dòng)。

相較于M8材料，M9極致低損耗材料的電學(xué)特性檢測難度大幅提升，其樹脂、石英布、HVLP超低輪廓銅箔三類核心原材料的電學(xué)參數(shù)存在相互耦合、相互影響的特性，單一材料的性能偏差會(huì)疊加放大整體Dk/Df檢測誤差。同時(shí)，檢測過程中的空氣間隙、樣品基材厚度均勻性、樣品表面平整度、環(huán)境溫濕度及測試夾具精度等客觀因素，都會(huì)對Dk/Df測試結(jié)果產(chǎn)生顯著干擾，極易造成檢測數(shù)據(jù)失真，無法精準(zhǔn)反映材料真實(shí)性能，大幅提升量產(chǎn)質(zhì)控與研發(fā)迭代難度。

此外，行業(yè)主流的SPDR、SCR、BCDR等高頻電學(xué)測試方法，其測試原理、精度閾值、適用頻段存在明顯差異，適配場景各有側(cè)重、無法通用。其中不同測試方案在材料研發(fā)參數(shù)標(biāo)定、原廠性能對標(biāo)校驗(yàn)、規(guī)模化量產(chǎn)質(zhì)控檢測等不同環(huán)節(jié)的適配性、精度要求、效率標(biāo)準(zhǔn)均不相同，若測試方法與應(yīng)用場景錯(cuò)配，會(huì)導(dǎo)致材料性能判定偏差、批次質(zhì)量判定失誤，既影響高端材料的研發(fā)迭代效率，也制約M9高端基材的規(guī)模化量產(chǎn)落地與良率提升，是當(dāng)前高端PCB材料產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)攻堅(jiān)的重要方向。

圖：成套的PCB材料夾具體系支持液體、固體、粉末和薄膜等各種形態(tài)材料