高速PCB为什么要使用低损耗材料？

高速PCB使用低损耗材料，主要是因为随着SerDes、PCIe、高速Ethernet等接口速率提升，信号在PCB上传输时的损耗会越来越明显。

尤其在AI服务器、高速交换机和数据中心设备中，高速信号可能需要经过较长的PCB走线、连接器和过孔。如果PCB材料损耗过大，信号到达接收端时可能已经明显衰减，进一步影响眼图和链路裕量。

因此，低损耗材料的核心作用可以概括为：让高速信号在PCB上传得更远、衰减更小、信号完整性更容易控制。

一、高速信号为什么会产生损耗？

信号在PCB线路中传输并不是没有损耗的。

主要包括：

· 介质损耗

来自PCB绝缘材料。

· 导体损耗

来自铜线路本身。

· 辐射及其他损耗

与PCB结构、过孔、连接器等因素有关。

随着频率升高，这些损耗通常会变得更加明显。

二、什么是低损耗PCB材料？

低损耗材料通常是指针对高速、高频信号传输进行优化的PCB基材。

相比普通FR-4，它们通常具有更低的介质损耗，并针对高速信号传输的一致性进行优化。

常见需要关注两个参数：

Dk——介电常数

Df——介质损耗因子

其中，高速PCB尤其关注Df。

通常在其他条件相近时：Df越低 → 介质损耗越小。

但实际选材不能只比较一个Df数值，还需要结合测试方法和工作频率。

三、Df为什么会影响高速信号？

PCB介质并不是完全没有损耗的绝缘体。

高速信号产生的电磁场有一部分分布在PCB介质中，传输过程中会有部分能量转化为热量等形式损失。

Df越高，这部分介质损耗通常越明显。

因此，随着线路越来越长、信号频率越来越高，材料Df的重要性也会提高。

四、为什么数据速率越高越需要低损耗材料？

高速数字信号并不是只有一个固定频率。

数字信号的快速上升沿和下降沿包含较丰富的高频成分。

例如随着SerDes速率不断提高，高频成分在PCB传输中的衰减会更加明显。

结果可能出现：

发送端波形清晰

↓

经过PCB长距离传输

↓

高频成分衰减

↓

信号边沿变缓

↓

接收端眼图收缩

所以高速接口升级后，PCB材料也需要同步升级。

五、为什么线路越长越需要关注损耗？

信号损耗具有明显的距离效应。

同一种材料、同一种线路结构下：50mm走线与500mm走线，产生的总损耗显然不同。

因此，大尺寸服务器主板、交换板、背板等产品，对低损耗材料的需求通常更加明显。

这也是为什么不能单纯根据“接口速率”选择材料，还需要结合实际线路长度。

六、低损耗材料如何改善眼图？

高速数字信号通常通过眼图评估传输质量。

如果PCB损耗过大，可能造成：

· 信号幅度下降

· 边沿变缓

· 抖动影响增加

· 眼高降低

· 眼宽缩小

采用更低损耗的材料，可以减少PCB传输链路中的部分插入损耗，为整个高速链路保留更多信号裕量。

但需要注意，材料只是影响眼图的因素之一。

七、低损耗材料能解决所有高速问题吗？

不能。

高速PCB信号完整性还受到：

· 阻抗不连续

· Via Stub

· 连接器

· 串扰

· 参考平面分割

· 过孔结构

· 线宽线距

等因素影响。

即使采用非常低损耗的材料，如果阻抗设计和过孔结构存在问题，高速信号仍然可能出现异常。

因此：低损耗材料只是高速PCB系统设计的一部分。

八、铜箔为什么也会影响高速损耗？

高速信号频率提高后，集肤效应更加明显。

电流会更加集中在铜导体表面附近传输。

如果铜箔表面非常粗糙，信号实际传输路径和导体损耗可能增加。

因此，高速PCB除了关注介质Df，还会关注铜箔粗糙度。

常见包括：

· VLP铜箔

· HVLP铜箔

低粗糙度铜箔有利于进一步降低高速信号的导体损耗。

九、为什么不能只看Dk？

Dk主要影响：

· 信号传播速度

· 阻抗

· 线路结构

而Df更直接关系介质损耗。

因此：低Dk ≠ 一定低损耗。

选择高速PCB材料时，通常需要综合考虑：Dk + Df + 铜箔粗糙度 + 材料稳定性。

不能只看到某款材料Dk较低，就判断它一定更适合高速信号。

十、为什么高速材料通常比普通FR-4贵？

高速低损耗材料需要在树脂体系、玻纤布、铜箔以及材料一致性方面进行更严格控制。

因此，其材料成本通常高于普通FR-4。

同时部分高速材料在：

· 压合

· 钻孔

· 涨缩控制

· 阻抗控制

方面也可能提出更高要求。

所以高速PCB成本增加不仅来自材料单价，还来自制造工艺和良率控制。

十一、哪些PCB更需要低损耗材料？

比较典型的应用包括：

· AI服务器

· GPU服务器

· 高速交换机

· 数据中心设备

· 高速网卡

· 光通信设备

· 高性能计算设备

· 高速通信设备

这些产品通常具有高速SerDes、大量差分线路以及较长传输链路。

十二、所有高速PCB都必须用低损耗材料吗？

不是。

是否需要升级材料，需要结合：

· 数据速率

· 走线长度

· 损耗预算

· PCB层数

· 连接器数量

· Via数量

· 系统均衡能力

· 成本要求

综合判断。

对于线路很短、速率相对较低的高速接口，普通或中等损耗材料可能已经能够满足要求。

因此：不是“高速就必须上最贵的材料”，而是根据链路损耗预算选材料。

十三、为什么高速PCB经常出现材料等级升级？

随着接口速率不断提高，原来能够满足设计要求的材料可能逐渐无法提供足够的损耗裕量。

例如高速材料会从较低等级逐渐向：更低Df、更低粗糙度铜箔、更稳定Dk

方向升级。

本质上都是为了降低高速链路中的传输损耗。

因此，AI算力和高速网络升级，也会持续推动PCB材料性能升级。

十四、材料选得越高级越好吗？

不是。

如果链路本身很短，系统损耗预算又比较宽松，直接使用更高级的超低损耗材料可能只会增加成本。

更合理的方法是：先计算链路损耗 → 再确定材料等级。

例如需要综合评估PCB线路、Via、连接器等整个Channel的损耗，而不是单独看PCB材料。

十五、Layout阶段为什么就要确定材料？

因为材料Dk、Df会直接影响阻抗和损耗计算。

如果Layout完成后再更换材料，可能需要重新调整：

· 叠层

· 介质厚度

· 阻抗线宽

· 差分线距

因此，高速PCB最好在Layout前就与板厂确认基本材料和叠层。

十六、聚多邦高速PCB制造能力

聚多邦支持1～40层PCB制造，可覆盖高速、高频、高多层、HDI及复杂特殊工艺PCB。

材料方面支持Rogers、M6/M7、PTFE等，可结合项目的数据速率、线路长度、损耗预算和阻抗要求进行材料及叠层评估。

工艺方面支持背钻、混压、阻抗控制、盘中孔、压接孔等。线宽线距可支持3/3mil（0.076/0.076mm，1oz），常规阻抗控制可达±8%，部分高速差分场景可按±5%要求进行制造控制。

对于AI服务器、高速交换机及数据中心相关PCB，建议在Layout阶段提前确认材料、叠层、阻抗和背钻结构，避免后期更换材料导致阻抗和线路重新调整。

常见问题

1. Df越低，高速材料一定越好吗？

不一定。还需要结合测试频率、测试方法、Dk、铜箔、加工性能和成本综合判断。

2. 普通FR-4能不能做高速PCB？

可以。是否需要低损耗材料取决于实际速率、线路长度和损耗预算。

3. 高速PCB为什么关注HVLP铜箔？

较低的铜箔粗糙度有利于降低高速条件下的导体损耗。

4. 更换低损耗材料后需要重新计算阻抗吗？

通常建议重新确认，因为材料Dk和实际叠层可能发生变化。

5. AI服务器为什么大量使用高速材料？

AI服务器存在大量高速SerDes互连，同时PCB层数高、线路长，对插入损耗和信号完整性的要求更高。

结语

高速PCB使用低损耗材料，本质上是为了减少高速信号在PCB传输过程中的能量损失。

随着：

数据速率提高 + PCB线路变长 + 高速接口增加

材料损耗对整个高速链路的影响会越来越明显。

因此，高速PCB选材真正需要解决的不是：“哪种材料最高端？”

而是：“在目标数据速率和线路长度下，这种材料能不能满足整个链路的损耗预算？”

只有把材料、叠层、铜箔、阻抗、过孔和背钻一起考虑，才能真正发挥低损耗材料的价值。