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在高密度电子封装领域的一项里程碑式进展中，冲电气（OKI）电路技术公司推出了一款 124 层的印刷电路板（PCB），这是目前已知的半导体测试应用中最高的商用堆叠层数。这一进步突破了长期以来 108 层的上限，可能预示着人工智能、国防、航空航天以及先进通信技术的基板设计将迎来新时代。
124 层 PCB 的横截面。图片由 OKI 提供PCB 分层的新高峰
从 108 层跃升至 124 层，从纸面上看可能微不足道，但在对精度要求极高的印刷电路板制造领域，这标志着可能性的根本性转变。信号层数增加了 15%，同时却没有增加标准的 7.6 毫米板厚，而这一厚度限制是由晶圆级测试设备现有的外形尺寸约束所决定的。
这绝非易事。由于树脂流动、过孔塌陷以及层间对准方面的挑战，传统的印刷电路板设计在远未达到 100 层时就已达到机械和热极限。直到现在，要可靠地超过 108 层，往往意味着要接受更厚的电路板或降低可靠性 —— 而冲电气（OKI）有效地避免了这些妥协。
这一解决方案实现了前所未有的信号密度和垂直互连，这对于人工智能加速器中使用的下一代高带宽存储器（HBM）的晶圆探测尤为重要。每增加一层，设计师就可以在紧密的空间内布设更多信号，集成额外的接地层，并更好地管理像 PCIe Gen6 和 CXL 3.0 等协议所需的高速差分对。
124 层 PCB 的重大意义
长期以来，提高 PCB 层数一直受到对准精度、可靠性和热完整性的限制。OKI 的突破源于一系列改进。该设计的关键是使用每层仅 25 μm 的超薄介电材料，具有适合超过 112 GHz 频率的低损耗特性。这些材料可能是高性能层压板，如 Megtron 7，可实现严格的阻抗控制 （±5%），同时支持对高功率 AI 芯片至关重要的热传导。
多层 PCB 的布局示例。使用的图像由 Elecrow 提供 这种 124 层配置可以为 AI 半导体测试打开新的大门，其中堆叠 HBM 模块的晶圆级检查需要精确、高速的信号完整性。每个额外的层都会增加布线容量和屏蔽潜力。在 AI 服务器中，OKI 的高层板支持集成接地平面和微孔阵列，最大限度地减少串扰和信号损失，同时改善散热。这些功能也将使该技术非常适合航空航天和国防应用。这些 PCB 具有对称叠层和 MIL-STD-883G 在 1,000+ 次热循环下的可靠性，理论上可以承受极端环境，同时保持电气完整性。扩展和成本的限制
极高的复杂性自然带来了高昂的成本。每平方米的冲电气（OKI）124 层印刷电路板的材料成本超过 4800 美元，生产周期长达 16 周，良率徘徊在 65% 左右。这远低于 108 层电路板通常 85% 的良率。
热循环所引起的机械应力，尤其是在铜与 FR-4 边界处，超过了 80 兆帕，有时会导致细间距球栅阵列（BGA）封装中的焊盘凹陷或信号劣化。对中层堆叠层的此类故障进行排查往往需要进行破坏性的横截面分析，使诊断工作充满不确定性。
与大多数尖端技术一样，当前的应用局限于小众的高性能领域，但这些底层创新随着时间的推移可能会逐渐向下渗透。增材制造技术和人工智能驱动的电子设计自动化（EDA）工具的进步，最终可能会在层数较少或成本较低的情况下实现类似的性能。
虽然冲电气（OKI）的 124 层印刷电路板并未超越电装公司（Denso）在 2012 年创下的 129 层的世界纪录，但它的独特之处在于其实用性，而非单纯追求层数极限。通过保持传统的电路板厚度并确保可制造性，冲电气（OKI）的成果很可能有助于弥合理论极限与可规模化生产之间的差距。
原文：
https://www.allaboutcircuits.com/news/oki-reaches-new-heights-with-124-layer-pcb
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