英伟达计划在Rubin Ultra机架的Switch Tree和正交背板中采用PTFE与M8/M9等传统CCL材料的混压方案。具体实现方式是将PTFE作为高速信号传输区域的核心介质层,以降低介电损耗和信号传输损失;而M8/M9等传统材料则主要承担机械支撑功能,并改善整体的可加工性。这种组合通过不同介质层的搭配,实现了高性能与可加工性之间的平衡。在经济可行性方面,该方案也具备优势。与传统高频高速覆铜板所用的电子级PPO树脂和碳氢树脂相比,PTFE的工业化时间长,通用级产能规模大,供应链成熟。电子级PTFE牌号多是在通用级基础上进行提纯改性,而非建设全新的生产线。因此,相较于需要专门定制聚合、合成路线复杂的小批量专用树脂,PTFE在价格上具备一定优势,使得这套混压方案在成本端具备了商业化的基础。
PTFE的核心优势主要体现在两方面:首先是其卓越的介电性能,在10GHz条件下,纯PTFE无布材料的介电损耗可低至0.0003,介电常数约为2.1;其次是其优异的化学防腐蚀能力和高热稳定性。然而,PTFE的加工短板也十分明确:一是热膨胀系数偏大,机械强度一般且硬度偏低,易在高温加工时发生形变;二是材料表面惰性强,与铜箔直接压合连接难度较大;三是在制成PCB进行钻孔时,容易产生残渣残留,这是过去影响良率的关键难题。
PTFE材料的传统应用主要围绕其耐腐蚀性和化学惰性展开,应用于强腐蚀环境,如半导体湿法刻蚀和清洗工序中的药液管路、阀门及槽体内衬,以及化工防腐、机械密封、汽车及航空航天等领域的管道衬里、密封件和轴承零部件。此外,PTFE还发挥其优异的介电性能,最早应用于航空航天和军工领域,如1960年美国杜邦公司首次将其用于制造低介电耐热的PCB板材,但因加工难度和成本问题,其应用长期局限于雷达、卫星等领域。直至上世纪末,美国罗杰斯公司开发出PTFE复合陶瓷基板,用于滤波器和天线收发组件,为后续商用化奠定了基础。近十年来,PTFE的应用才逐步拓展至5G基站、汽车毫米波雷达和高频高速覆铜板等商用赛道。
在产业链上游,高端电子级PTFE树脂的供应目前由海外厂商主导,主要是日本大金和美国科慕。国内企业中,昊华科技和东岳集团在电子级PTFE树脂上已有技术积累,正处于快速追赶阶段。在中游,PTFE改性通常会添加二氧化硅等功能性填料,国内的联瑞新材和新进入者辉迈科技均具备电子级球形硅微粉的技术积累。在改性PTFE薄膜环节,中国台湾的彩虹科技在此领域有多年的技术积累,产品较为成熟;中国大陆的肯特股份和沃特股份目前正在积极布局。在下游的覆铜板环节,罗杰斯是海外主要的PTFE覆铜板供应商,但其主要与NASA及美国军方合作,产能规模有限,可能不会为英伟达大规模供货。国内的生益科技因有为军方供货的技术积累,并积极与英伟达合作,预计处于较为靠前的位置。在PCB端,近期国内部分PCB龙头企业已向英伟达提交了采用PTFE板材的PCB样品,显示产业化进程正在快速推进。
PTFE混压方案面临的主要风险在于供应链成熟度和规模化生产。虽然PTFE材料本身供应链相对成熟,但电子级PTFE的提纯改性工艺复杂,成本较高,且目前国内企业在电子级PTFE树脂领域的产能和技术积累仍需时间。此外,PTFE与M8/M9的混压工艺对设备精度和工艺控制要求较高,初期良率可能存在不确定性。同时,PTFE材料的热膨胀系数较大,在高速PCB应用中可能对信号完整性产生一定影响,需要进一步的技术优化。此外,PTFE材料的加工过程中可能产生特殊废弃物,环保合规性也是需要关注的方面。