HDI板為高密度互連多層板（High Density Interconnect），是硬性電路板中的一個細(xì)分板種，相對于普通通孔多層板銅層互連是通過通孔連接，HDI的特征就是內(nèi)部不同層的銅層之間通過微盲孔/埋盲孔互連，可以說鉆有微盲孔/埋盲孔的PCB板即為HDI。

進(jìn)一步來看，微盲孔/埋盲孔一般是通過增層的方式來實現(xiàn)的，而根據(jù)增層的多少可以將HDI劃分為一階HDI、二階HDI、三階HDI、任意層HDI（Anylayer HDI，是最高階的HDI，后簡稱Anylayer）。

HDI的主要特征是高密度性。HDI由于存在很多微盲孔/埋盲孔，因此其布線密度相對于通孔板更高，原理在于：

1)   盲孔/埋盲孔可節(jié)約布線空間。普通多層板采用通孔來連接不同層，但通孔會占用大量本可以用于布線的空間，反之運用盲孔/埋盲孔來實現(xiàn)不同層間的連接功能，可以騰出空間做更多布線，從而提高布線的密度；

2)   激光鉆孔能夠縮小孔徑。盲孔/埋盲孔多用激光鉆孔灼掉樹脂介質(zhì)層，通孔通常用機械打孔的方式制成（激光鐳射難以射穿銅面或非常耗時），相比之下激光鉆孔的孔徑要比機械打孔更細(xì)（機械鉆孔如果孔徑要達(dá)到激光鉆孔的相同大小，需要非常細(xì)的鉆頭，細(xì)鉆頭易斷，成本較高），更節(jié)約空間。

因此運用盲孔/埋盲孔越多，密度就越高，也就是說HDI的階數(shù)越高，密度也就越高，Anylayer就是HDI中最高密度的板型。不過值得注意的是，HDI升級到Anylayer之后就無法再通過增加盲孔/埋盲孔來提升布線密度，因此工業(yè)制造中在HDI的工藝基礎(chǔ)上，通過導(dǎo)入半加成法（mSAP）和載板的工藝來制造更高密度的板材，即類載板（Substrate-like PCB，后簡稱為SLP），可見HDI是實現(xiàn)高密度布線的重要板材。

為什么在高速通信領(lǐng)域引入HDI？

高密度特性決定了HDI板相比普通多層板更輕、更薄以及更小巧的特征，多適用于移動手機、平板電腦、PC電腦、穿戴式設(shè)施、掌上游戲機終端、數(shù)位相機等消費級終端的主板，其他應(yīng)用也包括車用電子（域控）、低軌道衛(wèi)星設(shè)備等。而像AI這類高速通信類產(chǎn)品主要的特點是板載信號量大，以往更多的運用的板型為高多層板，以同樣具有高速特點的通信設(shè)備和服務(wù)/存儲設(shè)備為例，通信設(shè)備運用最多的板型為8-16層高多層板，服務(wù)/存儲設(shè)備運用最多的板型為6層和8-16層高多層板。那么為何運用于消費類電子產(chǎn)品的HDI會引入到高速通信領(lǐng)域呢？我們認(rèn)為關(guān)鍵點主要在于帶寬提升和芯片升級兩個方面。

帶寬提升對信號損耗控制提出更高的要求，縮短傳輸距離成為關(guān)鍵。對于AI算力芯片來說，其關(guān)鍵的性能除了GPU計算浮點數(shù)之外，同樣重要的還包括GPU矩陣計算單元互連時的連接帶寬，這決定了在單位時間內(nèi)系統(tǒng)整體運行的效率，因此芯片互連帶寬也成為了算力硬件中關(guān)鍵的性能指標(biāo)。作為AI算力領(lǐng)域的絕對龍頭，英偉達(dá)也開發(fā)了自己的互連協(xié)議NVLINK，并且通過不斷提升芯片之間互連的帶寬來打造更高效的算力層系統(tǒng)，根據(jù)官網(wǎng)顯示的信息我們看到，隨著GPU迭代互連帶寬也在逐漸提升，特別是到GB200這一新架構(gòu)下，GPU之間互連帶寬已經(jīng)提升到1800Gb/s、GPU與CPU之間互連帶寬從過去的PCIE協(xié)議提升到NVLINK C2C協(xié)議900GB/s的帶寬。

在通信領(lǐng)域中，帶寬提升意味著對信號的完整性要求是更高的，也就意味著對信號損耗的控制要求提高。從技術(shù)的角度來講，用于高速通信連接的主板上兩個節(jié)點之間的傳輸損耗可用公式表達(dá)為“兩節(jié)點之間的傳輸損耗=傳輸距離*單位距離傳輸損耗”，也就是說要想控制總板損耗，控制兩個節(jié)點之間的走線距離就成為了關(guān)鍵，此時HDI工藝高密度、可縮小板面面積的特點就成為了完美的解決方案。

根據(jù)前述內(nèi)容，HDI通過埋盲孔的工藝可以實現(xiàn)每一層的連接孔都定制化設(shè)計（而不需要通過通孔走線連接），實現(xiàn)更小的孔徑和更緊密的線路排布，從而能夠使得信號走線的距離大幅縮短。同時走線密度增加將會增強傳輸線的“天線效應(yīng)”（即傳輸導(dǎo)線對外輻射加重形成電磁干），而HDI方案在一開始做線路時就不做無效的孔銅，也有利于避免“天線效應(yīng)”，為高帶寬互連提供了支持。

芯片性能提升導(dǎo)致焊盤間距縮小，承載芯片的PCB線寬線距和孔徑也要求縮小。芯片性能的提高對應(yīng)著晶體管的數(shù)量提升，而在面積限定的情況下，只能通過芯片高集成度、低納米制程的方案來解決。芯片的集成度更高，意味著連接芯片數(shù)據(jù)節(jié)點的BGA直徑和焊盤節(jié)距要縮小，那相應(yīng)地，作為承載芯片的PCB板的線寬線距、孔徑大小等也必須縮小。根據(jù)前述內(nèi)容，HDI的高密度性是通過增層的方式增加盲孔/埋盲孔的方式來實現(xiàn)的，增層越多、階數(shù)越高、密度越大、線寬線距/孔徑大小也就越小，也就是說采用高階HDI方案是縮小主板線寬線距/孔徑大小的必經(jīng)之路，那么隨著高速通信的性能不斷提升、集成度不斷提高，所對應(yīng)的承載板的要求也就提高，這也是HDI工藝在當(dāng)下高速帶寬領(lǐng)域必須使用的關(guān)鍵原因。

綜合來看，我們認(rèn)為高速通信領(lǐng)域引入HDI是對行業(yè)提出了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，會增加整個行業(yè)的附加值，為行業(yè)增添成長動力；與此同時，因高速通信所用HDI與消費電子HDI的工藝存在較大變化，同時終端廠商格局從消費終端設(shè)計廠變?yōu)锳I算力芯片設(shè)計廠，HDI下游格局的變化將為HDI供應(yīng)鏈帶來彎道超車機會。

HDI廠將順應(yīng)這種格局變化，加速調(diào)整自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)HDI行業(yè)新一輪的變革與升級，推動我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展。

ps:部分圖片來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們刪除