當所有人都在關注NVIDIA的下一代GPU晶片效能如何突破天際時,一場更為根本、卻更為隱蔽的產業革命正在我們看不見的地方悄然上演。這場革命的主角,並非那些光鮮亮麗的晶片,而是承載它們的基礎——印刷電路板(PCB),以及構成PCB的那些看似不起眼的化學材料。人工智慧(AI)的算力競賽,如同在數位世界建造一座座摩天大樓,而PCB及其上游材料,正是這座大樓的地基與鋼筋。若地基不穩、鋼筋不強,再高的算力大廈也只是空中樓閣。
對於台灣的投資人與產業界人士而言,我們熟知台灣在全球PCB產業鏈中舉足輕重的地位,欣興、臻鼎、南電等巨擘的名字耳熟能詳。然而,當AI伺服器、高效能運算(HPC)等應用將技術規格推向物理極限時,價值鏈的重心正悄悄向上游轉移。決勝的關鍵,不再僅僅是PCB的製造工藝,更在於那些能夠應對超高頻、超高速訊號傳輸的特種化學材料。這是一場由AI點燃的材料科學競賽,更是一次全球供應鏈格局的重塑,而台灣、日本與美國的材料巨擘,已然在這場無聲的戰役中短兵相接。本文將深入剖析這場AI浪潮下的隱形戰爭,揭示PCB上游材料——特種電子樹脂與高性能矽微粉——如何成為左右未來科技走向的關鍵變數,並為投資人探尋下一個「賣鏟人」的黃金契機。
AI的算力競賽,為何從「電子產品之母」PCB開始升級?
印刷電路板,被譽為「電子產品之母」,其本質是一塊承載並連接所有電子元件的基板。從智慧型手機到筆記型電腦,無一例外都需要它。然而,AI伺服器對PCB的要求,與傳統伺服器有著天壤之別。
傳統的伺服器PCB,大約在12到16層之間,處理的數據流相對單純。但AI伺服器,特別是NVIDIA的GPU平台,需要處理海量的數據平行運算,其核心模組(如NVIDIA的OAM加速板和UBB通用基板)的PCB層數激增至20層、28層甚至更高。這不僅僅是層數的簡單疊加,更意味著內部線路密度、訊號傳輸速度和散熱效率都必須呈指數級提升。根據產業研究機構Prismark的最新數據預測,雖然全球整體PCB市場在經歷2023年的庫存調整後,預計在2024年恢復增長,年增率約5.8%,但其中用於AI伺服器等高階應用的18層以上高多層板,其產值年複合增長率(CAGR)在2024至2029年間預計將高達驚人的15.7%,遠超整體產業的5.2%增速。
這種技術升級直接帶來了價值的飛躍。一台傳統伺服器的PCB價值量可能僅為數百美元,而一台高階AI伺服器的PCB價值量則可輕易突破8,000美元,甚至超過10,000美元。這巨大的價值差異,正是源於其背後更複雜的設計與更高階的材料。AI晶片的運算速度越快,其訊號頻率就越高,對PCB材料的要求就越嚴苛。這就引出了我們真正要探討的核心:構成這一切的基礎材料——銅箔基板(CCL)。
揭開PCB的面紗:銅箔基板(CCL)是決勝關鍵
如果說PCB是電子產品的骨架,那麼銅箔基板(CCL)就是構成骨架的骨骼。它是由玻璃纖維布等增強材料浸潤在合成樹脂中,再覆上一層銅箔熱壓而成。CCL在PCB的總成本結構中佔比最高,通常接近30%,其性能直接決定了PCB的最終品質與能力。
當AI晶片以極高的頻率傳輸訊號時,這些訊號就像在CCL內部的高速公路上飛馳的賽車。如果公路(CCL材料)品質不佳,賽車(訊號)就會遭遇顛簸(訊號衰減)或迷路(訊號失真)。為了衡量這條「高速公路」的品質,業界有兩個關鍵指標:介電常數(Dk)和介電損耗因子(Df)。
我們可以做一個簡單的比喻:Dk就像是水管的阻力,數值越低,代表水流(訊號)通過時遇到的阻力越小,速度就能越快;Df則像是水管的漏水率,數值越低,代表水流(訊號)在傳輸過程中的能量損失越少,訊號完整性就越高。
傳統的CCL主要使用環氧樹脂(Epoxy Resin),其Dk/Df值已經無法滿足AI伺服器動輒超過50 Gbps甚至112 Gbps的傳輸速率要求。訊號在環氧樹脂中傳輸,就像賽車在泥濘的道路上行駛,能量損耗巨大。因此,整個產業鏈都在瘋狂尋找能夠提供更低Dk/Df值的新型材料,這場競賽直接催生了兩大策略材料的崛起:特種電子樹脂與高性能矽微粉。
策略材料一:特種電子樹脂,台日美巨擘的兵家必爭之地
電子樹脂是銅箔基板的靈魂,它決定了CCL最核心的電氣性能。為了追求極致的低損耗,一場圍繞樹脂分子結構的材料革命正在全面展開。
從PPO到PTFE:一場追求極致電氣性能的材料革命
在這場革命中,幾種關鍵的特種樹脂脫穎而出,形成了從中高階到頂級的材料階梯:
1. 聚苯醚樹脂(PPO/PPE):這是一種綜合性能優異的工程塑膠,擁有比環氧樹脂更低的Dk/Df值。美國的SABIC(前身為GE塑膠)是該領域的傳統霸主,長期壟斷著全球市場。然而,近年來,隨著AI伺服器需求爆發,亞洲廠商開始奮力追趕。例如,台灣的聯茂(ITEQ)、台燿(TUC)等銅箔基板大廠都在其高速材料中大量採用改性PPO樹脂。
2. 雙馬來醯亞胺樹脂(BMI):BMI樹脂以其卓越的耐熱性著稱,常用於對可靠性要求極高的晶片封裝基板和高階伺服器主機板。德國的贏創(Evonik)和日本的三菱瓦斯化學(Mitsubishi Gas Chemical)是市場的主要供應商。
3. 碳氫樹脂(Hydrocarbon Resin):這類樹脂的分子結構中僅含碳和氫,極性非常低,因此能實現極低的Dk/Df值。日本曹達(Nippon Soda)是該領域的技術領先者,其產品是製造頂級高速銅箔基板的關鍵原料。
4. 聚四氟乙烯(PTFE):俗稱「鐵氟龍」,PTFE是目前商用材料中Dk/Df值最低的王者,堪稱材料界的「皇冠明珠」。它主要應用於最高階的射頻通訊(如5G/6G基地台天線)和超高速數據中心。在這個金字塔頂端的市場,美國的羅傑斯公司(Rogers Corporation)佔據著近乎壟斷的地位,其技術壁壘之高,如同半導體製造領域的台積電。日本的化學巨擘如大金工業(Daikin)和中興化成(Chukoh Chemical)也是該領域的重要玩家。
台灣與日本的追趕與布局
在這場競賽中,日本企業憑藉其深厚的材料科學底蘊,佔據了許多關鍵節點。三菱瓦斯化學不僅是BMI樹脂的重要供應商,更是BT樹脂(一種廣泛用於晶片封裝基板的耐熱樹脂)的發明者和主導者,彰顯了日本在特種化學品領域的創新實力。
而台灣的廠商則展現出強大的產業化和市場應用能力。以南亞塑膠、聯茂、台燿為代表的銅箔基板巨擘,透過靈活的配方設計和與終端客戶(如NVIDIA、Intel、AMD)的緊密合作,成功卡位中高階高速材料市場。它們擅長將來自美、日供應商的各種特種樹脂進行改性與配方最佳化,推出兼具性能與成本效益的解決方案。然而,一個不容忽視的現實是,在最頂尖的樹脂原料(如PTFE和部分特種碳氫樹脂)方面,台灣的自給率仍然偏低,這也成為了台灣化學產業未來發展的重要課題與巨大契機。長興材料等本土化工企業正在積極投入研發,力圖在這片高價值領域實現突破。
策略材料二:矽微粉,填補性能鴻溝的奈米級填充劑
如果說特種樹脂是決定銅箔基板電氣性能的「主帥」,那麼高性能矽微粉(Silica Powder)就是不可或缺的「輔將」。它是一種以二氧化矽為主要成分的粉體填料,被均勻地分散在樹脂中。過去,人們認為它只是普通的填充劑,但在高頻高速時代,它扮演著至關重要的功能性角色。
AI伺服器PCB的功耗巨大,散熱成為一個致命的挑戰。矽微粉的導熱性遠高於樹脂,添加它可以顯著提高銅箔基板的整體導熱效率,幫助晶片快速「退燒」。此外,矽微粉的熱膨脹係數極低,可以有效降低PCB在冷熱循環中的翹曲變形,確保焊點的長期可靠性。
然而,並非所有矽微粉都能勝任此職,技術壁壘體現在兩個核心維度:
球形化與低放射性的技術壁壘
1. 球形化(Spherization):傳統的矽微粉是研磨製成的,顆粒呈不規則的角形。而高階應用必須使用「球形矽微粉」。球形顆粒之間流動性好,如同滾珠軸承,可以讓樹脂在填充時更均勻,並且能夠以更高的比例填充而不影響加工性。更高的填充率意味著更好的導熱性和更低的熱膨脹。將角形粉末在高溫下熔融並重塑為完美球體,這一步工藝門檻極高。
2. 低α射線(Low-Alpha):自然界的礦物中普遍含有微量的鈾、釷等放射性元素,它們會衰變並釋放出α粒子。在過去,這點微不足道的輻射無關緊要。但對於線寬已達奈米級的先進晶片而言,一顆α粒子就可能擊中記憶體單元,導致數據翻轉(0變1或1變0),產生所謂的「軟錯誤(Soft Error)」。對於需要絕對穩定運行的AI伺服器來說,這類錯誤是不可接受的。因此,用於晶片封裝和高階銅箔基板的矽微粉,必須經過極其複雜的純化提純工藝,去除這些放射性元素,達到「Low-Alpha」等級。
日本的絕對優勢與台灣廠商的機會
在這個領域,日本企業再次展現了其近乎壟斷的統治力。電化株式會社(Denka)和Admatechs(由豐田汽車背景的團隊創立)是全球公認的頂級球形矽微粉供應商,尤其是在Low-Alpha球形矽微粉市場,兩者合計市佔率極高,是全球半導體封裝材料廠和高階銅箔基板廠不可或缺的合作夥伴。它們的產品被視為業界的「黃金標準」。
相較之下,中國大陸的聯瑞新材、雅克科技等公司近年來發展迅速,在中低階市場已取得顯著進展,並開始向高階市場滲透。對於台灣而言,雖然目前尚無專注於此領域的上市巨擘,但這恰恰是巨大的潛在機會。台灣擁有全球最完整的半導體產業聚落,從晶圓代工到封測,對高性能填料的需求近在咫尺。台灣的化工與材料企業,若能憑藉地利之便,與下游的封測廠、基板廠緊密合作,共同開發驗證,完全有潛力在這個被日本長期主導的市場中,開闢出一片新的天地。
投資人的下一步:在AI的黃金供應鏈中尋找「賣鏟人」
回顧歷史,每一次淘金熱中,最穩定的獲利者往往不是淘金者,而是那些向淘金者出售鏟子、帳篷和牛仔褲的「賣鏟人」。當前的AI浪潮正是一場前所未有的數位淘金熱,NVIDIA、AMD等晶片巨擘是繪製藏寶圖的人,台積電是挖掘金礦的團隊,而我們今天討論的這些特種化學材料供應商,正是提供最關鍵、最不可或缺的「高科技鏟子」的人。
對於台灣的投資人而言,這提供了一個超越晶片與硬體組裝的全新視角:
1. 價值向上游轉移:AI硬體的軍備競賽,已將技術瓶頸推向上游材料端。材料的每一次微小進步,都能為終端產品性能帶來巨大提升。因此,材料供應商的議價能力和利潤空間正在持續擴大。
2. 關注「隱形冠軍」:相較於聚光燈下的科技巨擘,這些材料公司往往是低調的「隱形冠軍」。它們的客戶黏著度極高,技術壁壘深厚,一旦進入供應鏈,就很難被取代。投資人應深入研究這些在特種樹脂、高性能填料等領域具備核心技術的企業。
3. 國產替代的長期趨勢:台灣在PCB製造領域已是全球領頭羊,但在關鍵上游材料方面仍有很大的進口依賴。地緣政治風險與供應鏈安全考量,正驅動著一場「國產替代」的長期結構性變革。那些能夠成功突破美、日技術封鎖,實現關鍵材料本土化生產的台灣企業,將迎來歷史性的增長契機。
AI革命的浪潮不僅僅是演算法與數據的狂歡,它更是一場深刻的物理層面的重構。從伺服器機櫃中的每一塊PCB,到構成PCB的每一滴樹脂、每一顆微粉,都蘊含著巨大的技術變革與商業價值。當我們仰望AI構築的智慧天空時,更應俯身審視支撐這片天空的堅實大地。在那裡,一場關乎未來的材料科學之戰正激烈上演,而真正的寶藏,就埋藏其中。


