摘要：在人工智能与数字经济高速发展的当下，AI 芯片作为算力核心，和高端 PCB（印制电路板）一同构成了电子信息产业的 “神经中枢”。AI 芯片性能直接影响算力输出效率，高端 PCB 则借助高密度互连、多层堆叠等技术，承载芯片信号传输与散热需求，是芯片功能落地的关键
在人工智能与数字经济高速发展的当下，AI 芯片作为算力核心，和高端 PCB（印制电路板）一同构成了电子信息产业的 “神经中枢”。AI 芯片性能直接影响算力输出效率，高端 PCB 则借助高密度互连、多层堆叠等技术，承载芯片信号传输与散热需求，是芯片功能落地的关键载体。近年来，海外 AI 算力需求爆发，高端 PCB（18 层以上）市场迎来扩容，国产替代进程也在加速。阿里平头哥含光系列 AI 芯片的出世，凭借领先推理性能与规模化应用场景，成为推动国产高端 PCB 技术突破与市场替代的重要力量。
含光系列是阿里平头哥针对云端 AI 推理场景，基于 “场景定义芯片” 理念自主研发的核心产品。在研发背景上，当时云端 AI 推理场景面临着传统通用型芯片在特定视觉场景下效率低下、功耗过高等问题，阿里平头哥基于此开启含光系列芯片的研发。其技术路线区别于传统通用型 AI 芯片，采用 “视觉专用架构 + 弹性算力调度” 双创新设计。在芯片设计上，独特创新点在于其针对高频视觉场景所做的深度优化。
在 Resnet50 基准测试中，单芯片算力达 78563 IPS（每秒处理图像数），较英伟达同期 T4 芯片提升 3.7 倍；能效比达 500 IPS/W，相当于将传统 GPU 的功耗效率提升至接近 FPGA 水平。其技术壁垒体现在三方面：一是针对淘宝商品图、城市监控等高频视觉场景，定制化设计了 “图像特征压缩 - 并行计算 - 结果融合” 三级流水线，将典型任务延迟从 12ms 压缩至 3.5ms；二是自研 NPU 架构采用 “指令集动态扩展” 技术，支持开发者自定义计算指令，使复杂视觉模型的适配效率提升 40%；三是与阿里云深度协同构建 “芯片 - 算力平台 - 行业应用” 生态，已在电商商品搜索、智慧城市管理等场景部署超 10 万片，日均处理图像量占全球 AI 推理图像总量的 12%。
高端 PCB（18 层以上）作为 AI 芯片的 “物理载体”，其制造难度堪比 “电子行业的精密外科手术”。以含光 800 配套 PCB 为例，需满足三大技术挑战：
超高频信号传输：芯片需通过 PCIe 5.0（32GT/s）、HBM3（8GT/s）等接口与内存、显卡通信，要求 PCB 线宽 / 线距低至 1.5mil（0.038mm），且相邻走线的阻抗偏差需控制在 ±5% 以内，否则会引发信号反射导致算力损失；极端散热需求：含光 800 满负载功耗达 300W，PCB 需采用 “碳基树脂 + 埋铜块” 复合结构，其中埋铜块厚度需与芯片发热区域精准匹配（误差＜0.1mm），确保芯片核心温度稳定在 85℃以下；多层堆叠精度：20 层以上 PCB 需通过激光钻孔（孔径 50μm）、真空层压（压力偏差＜0.5bar）等工艺实现层间对齐，层数每增加 2 层，良率下降约 8%（常规 PCB 仅下降 3%）。据 Prismark 2023 年 AI 硬件产业链报告显示，受 OpenAI、阿里等企业算力需求拉动，2025 年全球 AI PCB 市场规模预计达 56 亿美元（年复合增长率 37.2%），2026 年将突破 100 亿美元，其中 18 层以上高端板占比从 2023 年的 45% 提升至 68%，成为 PCB 行业增长最快的细分赛道。
含光 800 的规模化商用（阿里云智能算力节点部署量超 10 万片）直接拉动高端 PCB 需求激增。阿里作为国内算力基础设施核心供应商，其供应链选择具有 “灯塔效应”——2021 年阿里 AI 服务器用高端 PCB 国产占比仅 15%，但通过 “芯片设计方 - PCB 厂商 - 材料商” 三方联合研发模式（如平头哥提供芯片信号仿真模型、生益电子优化叠层设计、生益科技定制覆铜板），2023 年国产占比已提升至 40%。以沪电股份为例，其为阿里定制的 20 层 AI PCB 订单量从 2021 年的 5 万平米增长至 2023 年的 28 万平米，带动企业高端板营收占比从 22% 提升至 45%。
AI 芯片的高性能对 PCB 提出了 “芯片级协同设计” 需求。平头哥与鹏鼎控股联合开发的 CoWoP（Chip on Wafer on PCB）封装技术即为典型案例：该技术将芯片倒装在硅中介层（厚度仅 0.1mm）上，通过微凸点（直径 30μm）实现芯片与中介层的高密度互连，再将中介层与 PCB 通过激光盲孔（深度 0.2mm）连接。这种设计使信号传输路径缩短 40%，同时降低 30% 的寄生电容，有效解决了传统封装中高频信号延迟问题。受此推动，生益电子升级了激光钻孔设备（精度从 ±15μm 提升至 ±5μm）和微盲孔填孔工艺（填孔饱满度从 90% 提升至 98%），目前 10 层以上 HDI 板良率稳定在 87%（国际龙头揖斐电同期良率为 89%）。
高端 PCB 的国产替代需 “制造 + 材料 + 设备” 全链条突破。阿里通过 “需求牵引 + 技术共享” 模式，推动上游环节加速突破：
材料端：生益科技基于含光 800 的高频信号传输需求（工作频率达 112GHz），开发出 Dk（介电常数）≤3.2、Df（介质损耗）≤0.003 的高频覆铜板，较传统 FR - 4 材料的信号传输损耗降低 25%，已批量应用于阿里 AI 服务器 PCB；设备端：大族激光为配合含光芯片的高精度钻孔需求，研发了 “紫外激光 + 视觉对位” 钻孔设备，钻孔位置精度达 ±2μm（国际设备为 ±3μm），目前已进入生益电子、沪电股份等头部厂商产线。当前，国产高端 PCB 替代已进入 “量质齐升” 阶段。从企业表现看，生益电子 2023 年 AI 服务器用高端 PCB 营收同比增长 120%（达 18.6 亿元），沪电股份 18 层以上板产能利用率超 92%；从技术指标看，部分企业已实现 24 层板的稳定生产，线宽 / 线距精度达 1.2mil（接近揖斐电的 1.0mil 水平）。
未来，随着含光系列芯片迭代（如含光 800 Pro 计划 2025 年量产，算力提升 50% 至 11.8 万 IPS），高端 PCB 的层数需求将向 30 层以上延伸，同时对埋铜块散热效率、高频材料 Df 值（需降至 0.002 以下）提出更高要求。国产企业有望通过 “场景化定制 + 技术快反” 策略，在 2027 年前实现 55% 以上的市场份额，逐步从 “跟随者” 向 “并跑者” 转型。
阿里含光系列 AI 芯片的出世，通过需求拉动（打开市场空间）、技术协同（突破工艺瓶颈）、产业链升级（带动材料设备）三重机制，成为国产高端 PCB 替代的核心推动力。随着 AI 算力需求持续爆发与芯片技术迭代，国产高端 PCB 有望在 3 - 5 年内实现从 “跟跑” 到 “并跑” 的跨越，为我国电子信息产业自主可控提供关键支撑。未来需进一步强化 “芯片 - PCB - 材料” 的协同创新，推动高频覆铜板、激光钻孔设备等 “卡脖子” 环节的全面突破，最终构建 “设计 - 制造 - 材料” 全链条自主生态。
来源：老成说实话
