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编者按
本篇文章从5G材料的应用角度展望了基板材料在AI浪潮下面临的新机遇与挑战。在终端技术的引领下，材料的创新成为技术实现的关键因素。文章强调了产业链的协同创新，实现终端目标的全流程生产解决方案，旨在启发业界技术人员围绕产业链协同发展，促进供应链企业共同研发，推动终端创新的系统性技术进步，供业界参考。
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秉承“满足国民不断增长的物质与精神文化需求”的理念，在5G网络已取得显著进展的背景下，如何深化网络建设并推动6G的升级换代成为当前的重要课题。实现5G网络所承诺的“万物互联”，以及推动智能制造、智慧城市、智能远程医疗和智慧社区的发展，都是亟待解决的世纪难题。
根据人工智能专家徐宗本院士的定义，上述“智能家族”的愿景可以被理解为智能经济或数字经济，类似于“对镜化妆”，它指的是利用虚拟空间的各种手段，来认知、提升、解放和发展现实生产力的所有社会经济活动。
紧扣题目之“AI（人工智能）”技术分为二类：一是人工智能基础技术，它制造出“好” 的“镜子”；另一个是人工智能接口技术，它利用“好” 的“镜子”，就能完成“好”的“化妆术”。
图1 包含热点之一“AI”“之通信材料概述 (图片来源：华正新材)
例如，“2023年十大新兴技术”中的第10位是“人工智能辅助医疗”，这看似是一个“顺势而为”“应运而生”的生动实例。新冠疫情期间，许多医院的可持续工作负荷迅速超出了其承载能力。为应对此局面，政府和学术团队将人工智能（AI）和机器学习（ML）应用于医疗领域，既是为了预测潜在的大流行病，也是为了能更有效、高效地应对它们。
图2 面对AI元年之台积电“面向人工智能的集成高性能计算技术平台”
再例如，台积电宣布计划在2025年将COUPE用于小尺寸可插拔光收发器，并在2026年将其融合进CoWoS封装，形成光电共封装器件（CPO），实现光连接的直接集成，以推动人工智能和数据中心应用中的高速数据传输。
接下来，我们必将遇见一个“显而易见”的必答题：
AI大潮恰逢其时，未来可期，这也许是自然发展的趋势。回顾AI技术是如何“登堂入室”“闪亮登场”的，我们不禁要重新审视支撑其发展的根本，特别是那些满足5G通信需求的基板材料。
5G通讯对材料有哪些特殊要求？（正是由于前期5G基站的广泛建设，才为今天AI的迅猛发展奠定了基础。）
图3 通信材料之“大展拳脚”诸多领域(图片来源：华正新材)
（1）由于5G技术提供更快的传输速度，在选择传播介质材料时，必须考虑其介电常数和介电损耗，二者均需尽量较低。
（2）由于5G的电磁波覆盖能力有限，因此材料需要具备强大的电磁屏蔽能力，以确保信号的稳定传输。
（3）5G的传输信号强度本身较弱，此外，传播材料需要有较小的介电常数，这进一步强调了材料需具备良好的电磁屏蔽能力。
（4）5G元器件通常设计得较薄且密封性良好，这就要求材料具备优异的导热性能，以实现有效的散热。
近年来，美国大幅提高对中国进口产品的关税，并限制向中国出口高技术产品。这一系列变化，对中国制造业敲响了警钟，令人深思。我们也应反思中国的印刷电路产业：我们的短板在哪里？是否存在缺乏核心技术的风险，从而受到外部威胁和限制？印刷电路产业的命脉是否牢牢掌握在自己手中？这些问题值得业内人士深入探讨与研究。
图4 Prismrk报告姜博士提到了“人工智能”助力“复合年增长率”
目前，AI商业化逐步进入落地阶段，PCB产业也将加速发展。
2024年的4月上旬，Marvell搞了一场分析师见面会，主要谈的就是AI。Marvell高级副总裁兼投关总监牵头，邀请了公司董事会主席兼CEO以及四个部门（Cloud Optics、 Connectivity、Network Switching、 Products and Technology）负责人出来交流。
站在Marvell自身来看，他们的目标是把市场份额从2023年的10%做到2028年的20%。为了达到这个目标，需要在互联和存储这块份额保持的条件下，扩大定制计算asic和交换芯片的市场份额。
互联是Marvell的核心技能，也是AI从起步发展到今天最大的变数。
图5 所谓AI元年之定义
因为AI的出现，互联迭代出现了加速趋势，包括速率和数量：
过去4年互联速率翻一倍，现在已经出现每2年翻一倍，典型迭代加速；
AI训练是大集群，但是用量不多；未来AI推理会是小集群，但是数量会很多；
AI数据中心未来几年全球要投入2万亿美元，建6000个数据中心点。
就AI网络架构中的连接技术与传输介质来看：
短距离内是用铜，协议是NVlink、PCIe、InfiniBand，所以只要看到是NVlink那就是用铜缆链接的。
AI集群内部，即后端网络，采取infiniband或者超以太网协议，用铜缆或者光纤；
前端网络（看到CPU的地方）采用以太网协议，采用光纤方式传输。
在AI训练方面的光模块数量也有新的发展趋势！
2023年GPT-3在1000个GPU集群上使用大约2,000个光互连进行了训练。
2024年GPT-4在2.5万个GPU集群上进行训练，GPU量扩大了25倍；同时需要大约75,000个光互连，光互连扩大了37倍。
公司看到十万卡集群很快推出，需要五层交换，需要500,000个光互连。
电子电路，材料是基础。——此乃亘古未变的真理！
未完待续
下期内容提要
电子电路，材料是基石！在下一期文章中，我们将深入探讨通讯基板材料的普遍适用性。
材料在电子电路设计中扮演着至关重要的角色，而传统的FR-4基板在现代技术快速发展中明显表现出局限性。为了应对新兴科技的挑战，PPO树脂改性的高速基板材料正逐渐展现出更强的市场竞争力和适用性，因而越来越受到业内的关注与重视。
我们将为您解析这些新材料的特点、应用领域及其未来发展趋势，帮助您更好地理解通讯基板材料如何塑造科技的未来。
下周同一时间，敬请期待！
作者简介
杨维生 1987年毕业于南京大学化学系，获得高分子化学及合成材料硕士学位。在退休前任南京电子技术研究所“研究员级”高级工程师。现任中国电子材料行业协会覆铜板行业技术委员会委员、中国电子电路行业协会科学技术委员会委员、中国电子电路行业协会标准化工作委员会委员、中国电子电路行业协会环保分会委员、中国深圳市线路板行业协会技术委员会顾问、深圳市线路板行业协会《印制电路资讯》杂志副主编。
来源：作者供稿
