2023年PPO行业研究：服务器上游极富弹性的化工材料

覆铜板是PCB电路板生产的重要原材料

覆铜板（Copper Clad Laminate,CCL）是PCB的基础材料，也是决定PCB性能的关键。PCB的制作工艺中，就是在覆铜板上进行曝光显 影、蚀刻工艺刻画完整的线路图，经过后续工艺形成电气性能完整的PCB。从结构上，覆铜板类似三明治结构，上下两层为标准品铜箔，中间层为增强材料。最常见的覆铜板中间层由负责结构支撑的玻纤布 及涂料组成。覆铜板的上下两层铜为标准品，玻纤布为被动支撑件，涂料是决定覆铜板性能的关键。

从覆铜板的分类来看，覆铜板大致可分为两类：刚性覆铜板（硬板）及挠性覆铜板（软板）。硬板是市场的主流产品，服务器、基站、 PC等产品中涉及的覆铜板多数为硬板；软板相对少见，顾名思义，其可弯折的特性多数用于空间限制相对较大的领域，例如消费电子。刚性覆铜板中，根据材质不同，大致可分为玻纤布基板、纸基板、复合基板以及金属基板四大类。具体来看：玻纤布基板：最为常见，主流产品；纸基板：底端产品。多数为单面板，价格低廉，多数用于民用产品中，例如收音机等；复合基板： 核心仍为纸基，会复合玻纤布作为表层增强材料。性能略高于纸基板，但较玻纤布基板仍有距离，应用于中低端领域；金属基板：多 用于特殊场景，例如大功率设备、大电流设备等，LED封装是较具代表性的应用领域。

覆铜板是将增强材料浸以树脂粘结剂，在一面或双面覆以铜箔，覆铜板化学构成 压而成板状材料。覆铜板主要是由增强材料、基体树脂以及铜箔构成。其中基体树脂不仅对半固化片的结构和性能有着重要的影响，而且对覆铜 板的结构和性能发挥着不可替代的作用，如机械性能、介电性能和热学性 能等。聚苯醚树脂（PPO）等树脂材料拥有较低的介电损耗，可用来提升覆 铜板的电性能,是未来高速产品的首选。覆铜板是PCB的核心原材料，其原材料成本占比30%。覆铜板作为PCB电路板制造中的基板材料，对PCB主要起互连导通、绝缘和支撑 的作用，对电路中信号的传输速度、能量损失和特性阻抗等有很大的影响。因此，印制电路板的性能、品质、制造中的加工性、制 造水平、制造成本以及长期的可靠性及稳定性在很大程度上取决于覆铜板。

树脂是覆铜板的主要原材料之一，它具有优异的粘结性能和电气、物理性能。其主要作用有：(1) 防腐，抵御氧化和有害气体的侵 蚀，在潮湿环境中稳定运行；(2) 耐热，承受高温环境，具有良好的绝缘性能，可以保护印制电路板和电子元器件。(3) 耐化学 性，抵御酸、碱、有机物等化学品的腐蚀，并且可以在强酸、弱碱环境中稳定地运行。(4) 电性能，有效防止漏电和短路现象的发 生。树脂占整个覆铜板成本近四分之一，随着树脂的进一步升级，相关成本占比将进一步提升，PPO覆铜板树脂占比近40%。

高速覆铜板对功耗/电性能要求更严苛，PPO等树脂材料受到关注

覆铜板的性能指标大致可以从物理性能、化学性能、电性能、环境性能 等进行区分，高速数据传输对覆铜板材料的电性能提出了新的要求。覆 铜板材料本身在电场作用下存在一定的能量耗散，会造成信息传输过程 中的信号损失，不利于信息的高速传输。其中，最为关心的是电性能中 的Dk与Df（介电常数和介质损耗因子），尤其Df指标。使用低介电常数和低损耗的基体树脂材料，有利于减小高频化和高速化 的信号传输波动及损耗，是提升覆铜板性能的主要方法。目前在高速场 景下，主要的树脂材料为聚苯醚、碳氢树脂等。

较长时间以来，松下电工Megtron系列为高速覆铜板领域分级标杆，历年发布的不同等级高速覆铜板依次为Megtron2、Megtron4、 Megtron6、Megtron8等（简称为M2、M4、M6）。覆铜板业内其他厂商会发布基本技术等级处于同一水平的对标产品，逐渐形成了覆 铜板M2-M4-M6-M8的演化路径。MEGTRON 4/4S 专为低Dk和高Tg应用而设计，特别适用于网络设备、服务器、路由器和测量仪器。MEGTRON 6的主要属性有：低介电常数和介电损耗因数、低传输损耗和高耐热性，专为高速网络设备，例如AI服务器设计的材料。MEGTRON 8于2022年1月发布，该产品具有低传输损耗的多层电路板材料 ，专为路由器和交换机等高速通信网络设备而设计，包括高 端AI服务器，EGTRON 8 中还采用了超低介电损耗因数玻璃布和薄型铜箔，具有业界最低传输损耗的多层电路板材料。

PPO因其优异的化学性能，被认为是覆铜板类电器领域最有应用潜力的基体树脂之一。其主要特性有： (1) 低介电常数和介电损耗。 PPO分子结构中无强极性基团的特性为其带来低的介电常数和介电损耗，且在一个宽的温度和频率的变化范围内其介电性几乎不受影 响；(2) 较强刚性。PPO分子链中所含有大量的苯环结构致使分子具备较强的刚性；(3) 高耐水性。PPO分子中无可水解基团，在各 种环境中耐水性优秀；(4) 阻燃性耐热性良好，具有可自熄性。同时，PPO作为覆铜板基体树脂可沿用传统环氧树脂基材的成型工艺及设备，降低了材料升级成本。该材料已在覆铜板生产中广泛使 用。传统的PPO呈固体粉末状，熔融粘度大，运用在PCB领域存在耐热性不够、加工性能差等问题；而经过改性后，MPPO（Modified PPO） 成为可交联的热固性材料，具备流动性 ，加工性能好，同时保留了原有的低介电损耗等优势，成为高速CCL的理想材料。

PPO行业格局集中，国产替代大风已起

行业格局集中：尽管有部分厂商布局低分子量PPO， 但实际批量出货的厂商仅有少数几家。其中以 SABIC、圣泉集团为代表。国产替代风浪已起： 1） SABIC （美国）被反倾销表现出政策风险。 SABIC的PPO项目来自于2007年对美国 GE 公司工 程塑料部门的收购，2022年1月7日我国商务部裁 定对来自美国的进口PPO（含SABIC）执行反倾销 税，尽管SABIC在全球其他地域（印度等）也有工 厂，但由于全分布在海外，仍具备一定风险。 2）覆铜板生产以大陆为主，国产上游产业链迎来 机遇。 2020年中国大陆地区覆铜板产量（含台资、日资） 已占全球的76.9%，在高速CCL需求快速增长下， 国产PPO供应链迎来战略性机遇。

PCB供应链的决定权通常在下游GPU/终端厂商手中，而从PPO树脂到下游应用至少经历覆铜板—PCB—终端三个环节，假设新晋供应商 在每个环节的认证时间为半年，则整体认证周期至少在一年半以上，具备较长认证壁垒。另一方面，单台AI服务器售价在100万元以上，而对应单台的PPO价值量约为1500元左右，对应价值占比较低但对性能影响较大，因 此判断下游对PPO存在一定供应粘性。我们认为率先突破认证、实现供应的国产厂商将取得先发优势。以ChatGPT为代表的人工智能应用在运行背后需要强大的算力支撑。OpenAI在2018年推出的GPT参数量为1.17亿，预训练数据量约 5GB，而GPT-3参数量达1750亿，预训练数据量达45TB。在模型训练阶段，ChatGPT的总算力消耗约为3640PF-days，总训练成本为 1200万美元，在服务访问阶段则会有更大消耗。

人工智能的发展将对算力提出更高要求，算力网络基础设施需求有望持续提升。根据中国信通院数据，2021年全球计算设备算力总 规模达到615EFlops（每秒浮点运算次数），同比增长44%，其中基础算力规模为369EFlops，智能算力规模为232EFlops，超算算力 规模为14EFlops，预计2030年全球算力规模将达到56ZFlps，平均年均增长65%。

AI服务器是算力基础设施最主要的硬件

AI服务器是指采用异构架构的服务器，主要由DRAM、GPU、加速芯片、网卡、散热模组等组成，AI服务器可以根据应用范围采用不同的组合 方式，一般采取CPU+多颗GPU的架构，也有CPU+TPU、CPU+其他加速卡等组合。按应用场景可分为训练和推理两种，其中训练对芯片算力需求更高，推理对算力需求相对较低。从部署方面来看训练服务器往往部署于云 端，推理服务器则根据需求会部署于云端及边缘侧。与普通服务器相比，AI服务器更擅长并行运算，具有高带宽、性能优越、低能耗等优点。

AI服务器对PCB产品的技术层次和品质提出更高要求。具体而言，AI 服务器PCB 板价值量提升主要来自三方面：（1）PCB 板面积增加。AI 服务器中除了搭载CPU 的主板外，每颗GPU 需要分别封装在GPU 模块板，并集成到一块主板上，PCB 面 积大幅增加。（2）PCB 板层数增加。AI 服务器相对于传统服务器具有高传输速率、高内存带宽、硬件架构复杂等特征，需要更复杂的走线，因 而需要增加PCB 层数以加强阻抗控制等性能。（3）PCB 用CCL 材料标准更高。AI 服务器用PCB 需要更高的传输速率、更高散热需求、更低损耗等特性，其核心材料CCL 需要具 备高速高频低损耗等特质，推动价值量提升。

服务器主要由CPU、内存、硬盘、IO模组、RAID卡等模块，配合电源、主板、机箱等基础硬件组成。AI服务器相对于传统服务器具有 高传输速率、高内存带宽、硬件架构复杂等特征，需要更复杂的走线，因而需要增加PCB层数以加强阻抗控制等性能。 服务器PCB的 层数，已经从传统服务器平台的12层左右，增长到AI训练阶段服务器的20层以上，叠加PCB板面积的增加，PCB价值量随之提升。随 着AI大模型和应用的落地，市场对AI服务器的需求日益增加，PCB板的需求量也将大幅上涨。

高速芯片/服务器进一步带动光模块、交换机等通信设备升级

芯片制程的提升与服务器速率的提升会带动以交换机、路由器、光模块等通信设备向着高频高速升级，其中高速模块的设计对PCB以 及相关树脂升级带来新动能。例如，英伟达的A100 GPU主要对应200G光模块，H100 GPU可以对应400G或800G光模块。每个A100 GPU 配一张Mellanox HDR 200Gb/s Infiniband网卡，每个H100 GPU配一张Mellanox NDR 400Gb/s Infiniband网卡。对于交换机而言， AI带来数据中心的网络架构变化，光模块速率及数量均有显著提升，因此交换机的端口数及端口速率也有相应的增长。通信设备作为PCB下游重要应用领域，随着高频高速产品迭代，其对应的高频高速PCB板需求也会进一步提升，进而进一步带动相关 树脂需求增长。

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