PCB光通信:产业链配套,难在哪一步?
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其实,这件事跟AI视野下的光模块、PCB,有着相似地方的。
如果把AI算力集群看成是一个大型城市群,光模块就像是城市群间的高速干道,PCB则是城市内部的主干道路面。路面质量不好、通道带宽不足,数据“车流”就可能跑不动,进而整个算力集群的数据流转效率就可能会受限。
接下来,就聊一聊,这套数据传输路网,到底都卡着啥了?
“先看一个观点。”
摩根士丹利认为,全球AI光模块PCB的市场规模,将从2025年的6.2亿美元增长到2028年的37.7亿美元,三年增长超过5倍,年复合增速高达83%。
光模块本身的出货量也在上升。报告认为,2026年到2028年,全球AI光模块总出货量分别为7300万只、1.41亿只和1.58亿只。
这些数字看着很大,且也是预判,但在高速上升背后,产业链还存在一些技术和材料的卡点。
“光芯片。”
之所以提这一点,是因为光芯片是光模块里无论价值还是技术门槛都是值得一提的存在。
光芯片的核心衬底材料叫磷化铟。它像建筑的地基一样,没有它,光芯片可能就出不来。
根据行业机构预判,按2英寸晶圆当量折算,2026年全球磷化铟衬底需求大约260万到300万片,但有效产能只有75万片左右,缺口超过70%。
为啥这么大缺口?磷化铟衬底单晶生长工艺很复杂,核心设备定制周期漫长,不是有钱就能快速扩产,一条产线从建设到稳定产出往往需要18至24个月。
此外,全球能稳定量产高端磷化铟衬底的企业也并不多,主力还是看外面。剔除外资在本土的产线,有数据显示本土自主6英寸磷化铟衬底的本土化率,还不到5%。
光芯片本土化呈现分化,10G及以下的DFB激光器,本土化率约60%;但AI算力光模块主力光源——100G以上高速EML芯片,本土化率不足5%。
“覆铜板。”
这是做PCB的核心原料。普通的覆铜板产能充足,但适配AI算力的高频高速覆铜板,难度很高。
高端高频覆铜板市场,目前主要看外面。本土头部企业M6、M7等级产品已经实现量产;但等级更高、适配下一代算力平台的M8板材,还处在终端验证与攻坚阶段。
覆铜板里的关键原料电子级树脂,它的介电性能,直接决定信号在PCB线路传输时会不会发生衰减。本土企业在树脂的高频性能、批次稳定性上,和国际先进水平还是有些距离的。
此外,还有一种微小材料——球形硅微粉。它是M9等级覆铜板的核心填充料。M9所需的亚微米高纯球形硅微粉,目前高端品类依然要看外面。
有业内人士认为,本土材料厂商还需要攻坚有高频高速覆铜板、高端感光油墨以及极低粗糙度HVLP铜箔。
“画细线。”
说完了材料,接下来说制造工艺。
高速光模块用的PCB,线宽和线距要求极其精细。传统PCB制造工艺一般只能做到50微米的线宽,而AI光模块需要做到15到25微米,极限甚至要达到10微米。
一根头发大概就有70微米直径了,这样就可以对比感受画这个线的难度了。
不仅要细,而且还要精准,还不能有偏差。
这就要用到一种叫mSAP的工艺。简单说,传统做法是把多余的铜腐蚀掉,像用橡皮擦掉多余的铅笔线;mSAP的做法是先铺一层极薄的铜,只在需要走线的地方镀上厚铜,像用3D打印机一点点把线路打出来。
这个工艺难度很高。整套流程需要多轮重复加工,哪怕单道工序良率很高,多轮叠加之后成品良率也会明显下降。生产中只要一个环节稍有偏差,整块板子就可能废了。
而且mSAP产线的设备门槛很高,需要激光直接曝光机、激光钻孔机,对工厂洁净度的要求也极高,薄薄的种子铜层稍有杂质就会断线。
“把光对准。”
PCB做好,元器件也贴装好后,还有一道极其考验精度的环节,业内叫光学耦合。
光模块的核心,就是完成电信号与光信号的相互转换。在这个过程里,光纤和芯片上的光路必须精准匹配,高端高速光模块耦合设备的调节分辨率可以达到0.05微米级。
还是对比上文提到的一根头发的70微米直径,自己体会0.05微米的概念。
光模块持续向小型化演进,从SFP到QSFP再到OSFP,封装越紧凑、传输速率越高,配套PCB的精度要求也就越严苛。
到了CPO共封装阶段(也就是将光引擎直接和交换芯片封装在一起),难度又上升一个台阶。测试环节需要同时完成光、电两类指标检测,还要验证光路耦合性能,测试夹具需要同时应对基板翘曲、光路耦合、信号干扰等多重难题。
此外,还有产业链协同的难题。
就是当把上面这些问题串起来看时,会发现一个更深层的矛盾,整条产业链的节奏能不能对上。
比如,光模块的技术升级周期已经缩短到12到18个月,但面向头部云厂商的高端基板,完整认证周期长达1年以上。这意味着,上游材料好不容易走完漫长流程完成认证,下游客户可能已经在推进下一代产品。
当然,这不是某一家企业能够独立解决的问题,而是整条产业链需要协同攻克的事。
“写在最后。”
面对这些,怎么解决呢?
实际上,政策也在推,只是路还要一步一步来。《信息通信行业发展“十五五”规划》,明确提出加强超高速大容量光传输技术研发,加快空芯光纤等新型光纤技术研发及应用。在此之前,还有《“人工智能+信息通信”创新发展实施意见(2026—2028年)》,提出加强高速光电芯片、光电共封装器件等技术和产品研发验证。
所以,方向是清晰,但技术突破无法一蹴而就。从材料到工艺,从生产设备到专业人才,产业链每一环都需要持续攻坚。
参考资料:
工信部.《信息通信行业发展“十五五”规划》解读.2026年9月7日.
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