前面咱们分享了PCB上游材料的行业情况。从今天开始我们将讲解AI PCB制造工艺的设备内容。今天花一篇时间介绍一下全流程的整体情况,后面花一周时间深度再给大家深入分析各个环节设备的具体情况。
AI把PCB制造难度拉满,设备升级成了必选项。以前做PCB,拼的是成本、产能,现在做AI PCB,拼的是精度、层数、可靠性。
AI服务器、高速交换机、人形机器人、自动驾驶这些新场景,把PCB的要求抬到了前所未有的高度:英伟达GB200的Co­m­p­u­te Tr­ay用22层5阶HDI,Sw­i­t­ch Tr­ay用24层6阶HDI;下一代Ru­b­in架构甚至要上78层正交背板,还要用硬度极高的M9 Q布材料。
这种升级直接传导到制造环节:以前做普通多层板,工艺成熟、设备通用,现在做AI PCB,曝光要更准、钻孔要更细、电镀要更匀、检测要更严,每一个环节都在卷技术,也给上游设备商、耗材商扔出了几百亿的新市场。
根据Pr­i­s­m­a­rk数据,2024年全球PCB专用设备市场规模70.85亿美元,2029年预计达到107.65亿美元,年复合增速8.7%;中国作为全球PCB产能核心,2024年设备市场规模41.11亿美元,2029年将达到61.39亿美元,增速更快。
今天我们逐个拆解PCB制造的7大核心环节,看看每个环节的技术门槛、成本占比、耗时情况,以及背后的产业机会。
一、曝光环节:电路图形的“底片”,精度决定上限
1. 环节作用与工艺流程
曝光是PCB制造的“图纸转录”环节:先把设计好的电路图形通过激光直接成像(LDI)或者传统菲林,转移到涂了光阻层的覆铜板上,后续经过显影、蚀刻,就能得到需要的电路图案。
整个流程是:来料→内层图形曝光→显影蚀刻退膜→自动光学检测→棕化,要是做多层板,压合之后还要再做外层曝光、阻焊层曝光,一块18层以上的AI PCB,至少要经过4-6次曝光工序。
2. 技术壁垒与急需解决的问题
- 对位精度是核心壁垒:AI PCB的线宽/线距已经从传统100/100μm缩到50/50μm以下,高阶HDI甚至要到25/25μm,曝光设备的对位精度必须控制在±10μm以内,不然线路偏了整块板直接报废。传统菲林曝光因为底片变形、精度上限低,正在被LDI技术替代。
- 高阶产品适配难:现在英伟达Ru­b­in架构用的M9 Q布材料,介电常数低、信号损耗小,但透光性、耐热性和普通材料不一样,要求曝光设备能根据不同材料调整激光能量、曝光时间,国内厂商还在追赶以色列Or­b­o­t­e­ch、日本ORC这些海外龙头的高端产品。
- 产能效率待提升:高阶HDI板需要多次曝光,单块板曝光时间比普通板多30%以上,头部设备商的LDI设备已经能做到每小时处理200块以上18层板,但面对未来大规模扩产,效率还要再往上提。
3. 成本占比与耗时情况
- 成本占比:曝光设备在整个PCB设备投资中占17%左右,仅次于钻孔设备,是第二大价值环节。一台高端LDI设备单价在200-500万元不等,高阶直写光刻设备甚至超过千万元。
- 耗时占比:单块AI PCB的曝光工序耗时占总生产时间的15%-20%,如果是20层以上的多层板,因为要多次曝光,耗时占比能到25%。
4. 相关公司
国内代表企业有芯碁微装(PCB直写光刻设备龙头,高阶HDI、IC载板领域份额快速提升)、大族激光(LDI设备覆盖多场景,性价比优势突出)、大族数控(曝光设备收入占比2025年上半年达10.18%);海外龙头主要是以色列Or­b­o­t­e­ch、日本ORC、AD­T­EC、SC­R­E­EN。
二、压合环节:多层板的“粘合剂”,层间一致性的关键
1. 环节作用与工艺流程
压合是把多块双面板/HDI芯板、半固化片(PP片)、铜箔压合在一起,形成多层PCB结构的核心工序,直接决定板的机械强度、层间电气性能。
流程是:内层板棕化→叠板(芯板+半固化片+铜箔按顺序排列)→冷压→热压→冷却→拆板→X射线钻靶定位,要是做30层以上的超高多层板,还要分多次压合,工序更复杂。
2. 技术壁垒与急需解决的问题
- 层间对位精度要求极高:18层以上的AI PCB,层间对位偏差不能超过25μm,不然钻孔的时候打偏,层间就通不了。现在高端压合设备都配了X射线钻靶系统,自动校准位置,但Ru­b­in架构的78层正交背板,压合次数要到3次以上,每次对位误差都要控制在极致,难度翻了好几倍。
- 材料适配难度提升:M9 Q布硬度高、热膨胀系数低,压合的时候温度、压力控制要更精准,温度偏差超过5℃,就可能出现分层、气泡,良率直接掉10个点以上。现在国内设备商还在攻克适用于Q布的高端压合设备。
- 效率与良率平衡:压合一次要1-2小时,是PCB生产中最耗时的工序之一,怎么在保证良率的前提下缩短压合周期,是设备商的核心竞争力。
3. 成本占比与耗时情况
- 成本占比:压合设备占PCB设备总投资的8%-10%,单台高端冷/热压机价格在100-300万元,大族数控2025年上半年压合类设备收入占比2.45%。
- 耗时占比:压合工序(含叠板、压合、冷却)占总生产时间的20%-25%,是耗时最长的单个工序,18层以上多层板因为多次压合,耗时占比能到30%。
4. 相关公司
国内龙头是大族数控(压合设备覆盖全品类,市占率国内领先);海外代表企业有德国Sc­h­m­o­ll、台湾大量科技,高端压合设备目前还是外资份额更高。
三、钻孔环节:多层互联的核心,设备+耗材量价齐升
1. 环节作用与工艺流程
钻孔是在PCB上加工通孔、盲孔、埋孔,通过后续电镀实现层间电气连接的核心工序,直接决定PCB的互连密度和信号性能。
流程是:上板→X射线钻靶定位→机械钻孔/激光钻孔→钻头研磨→检测孔位精度,AI PCB因为层数多、密度高,单块板的钻孔数量比普通板多50%以上,18层板平均要钻5000个以上的孔。
2. 技术壁垒与急需解决的问题
- 孔径微小化+材料变硬双重挑战:现在AI PCB的钻孔分两类:≥0.15mm的通孔用机械钻,≤0.15mm的盲埋孔用激光钻。机械钻要适配板厚从3mm升到8mm以上,长径比从15倍升到50倍,要求主轴转速达到25万-40万转/分钟,断针率要低于0.01%;激光钻要加工M9 Q布,CO₂激光只能打80-150μm的孔,现在要用超快紫外激光打30-80μm的孔,还要解决Q布硬度高、加工损耗大的问题。
- 背钻工艺需求爆发:AI PCB信号传输速度要到112Gb­ps以上,通孔里的多余铜柱会干扰信号,需要背钻把多余部分钻掉,CCD背钻设备要精准控制下钻深度,误差不能超过0.05mm,大族数控的CCD背钻已经实现国产替代,良率追平海外产品。
- 耗材消耗速度暴涨:普通板材钻针能打8000-10000个孔,M7/M8材料只能打500-1000个孔,M9 Q布直接降到200个孔,钻针消耗量涨了50倍;而且Ru­b­in架构的50倍长径比钻针,单价是普通钻针的10倍,量价齐升逻辑非常顺。
3. 成本占比与耗时情况
- 成本占比:钻孔设备是PCB设备中价值量最高的环节,占全球设备市场的21%,2024年市场规模14.70亿美元,2029年预计达23.99亿美元,年复合增速10.3%。机械钻单台价格50-200万元,超快激光钻单台价格600万元左右。耗材钻针2024年全球市场45亿元,2029年预计91亿元,年复合增速15%,鼎泰高科、金洲精工(中钨高新子公司)是全球前四大厂商,合计占70.5%份额。
- 耗时占比:钻孔工序占总生产时间的15%-20%,但如果是高阶HDI板,因为要打大量盲埋孔,激光钻孔耗时会增加,总占比能到25%。
4. 相关公司
- 设备端:大族数控(全球PCB设备龙头,钻孔设备收入占比70%以上,机械钻、CCD背钻、超快激光钻全布局)、德国Sc­h­m­o­ll、日本三菱、美国ESI;
- 耗材端:鼎泰高科(全球钻针销量第一,2025年上半年市占率28.9%,高长径比钻针、PCD金刚石钻针技术领先)、中钨高新(子公司金洲精工是全球微钻龙头,40倍长径比钻针产能快速释放)、日本佑能、台湾尖点科技。
四、电镀环节:层的“导电通道”,均匀性是核心
1. 环节作用与工艺流程
电镀是通过电解工艺在PCB孔壁、表面沉积铜层,实现层间导通、表面防护的工序,直接决定板的导电性能和可靠性。
流程是:PTH沉铜(化学沉铜让孔壁导电)→全板电镀→图形电镀→镀金/镀锡,AI PCB的孔铜厚度要求达到25μm以上,比普通板厚30%,而且要保证孔壁的铜层均匀,不能有薄点,不然长期使用容易断路。
2. 技术壁垒与急需解决的问题
- 高纵横比电镀难题:50倍长径比的孔,药水要完全渗透到孔底,还要保证孔底和孔口的铜厚差不超过10%,传统龙门式电镀已经做不到,现在主流用垂直连续电镀(VCP)设备,药水循环、电流控制都要精准。
- 环保要求升级:电镀药水含有重金属,现在各地环保政策越来越严,VCP设备要封闭循环,减少废水排放,国内厂商的环保指标已经追上海外,成本还低30%。
- IC载板电镀突破:AI芯片用的FC-BGA封装基板,线宽线距更小,要求电镀设备能做5μm以下的精细线路,国内厂商还在追赶海外龙头。
3. 成本占比与耗时情况
- 成本占比:电镀设备占PCB设备总投资的7%左右,2024年全球市场规模5.08亿美元,2029年预计8.11亿美元,年复合增速9.8%。单台VCP设备价格100-500万元不等,东威科技是国内VCP龙头,市占率超50%。
- 耗时占比:电镀工序占总生产时间的10%-15%,沉铜+两次电镀要1.5-2小时,18层以上板因为要镀厚铜,耗时还会增加。
4. 相关公司
国内龙头是东威科技(垂直连续电镀设备全球领先,还跨界新能源电镀、半导体电镀);海外代表企业有德国安美特、台湾竞铭机械。
五、检测环节:良率的“守门员”,AI+3D是方向
1. 环节作用与工艺流程
检测贯穿PCB生产全流程:内层曝光后要测线路通断、对位精度;外层蚀刻后要测线路缺陷、短路开路;成品还要做最终的外观检查、电性能测试,避免不良品流入下游。
流程是:AOI自动光学检测→AVI自动外观检查→电性能测试(飞针测试/针床测试)→最终抽检,AI PCB因为线路密度高,检测点比普通板多3倍以上。
2. 技术壁垒与急需解决的问题
- 假点率控制:AOI检测的时候,把好的线路判成坏的(假点),或者把坏的判成好的(漏检),都是大问题。现在高端设备要搭配AI算法,把假点率降到0.1%以下,漏检率接近0,国内厂商的算法还在迭代。
- 3D检测需求爆发:传统检测是2D平面,现在要测盲孔深度、锡膏高度、线路厚度,需要3D AOI设备,单价是2D设备的2倍以上,国产替代空间大。
- 高精密测试适配:IC载板、高阶HDI的测试点间距已经到25μm,要求测试设备的探针直径小于20μm,还要保证不扎坏 pad,技术壁垒很高。
3. 成本占比与耗时情况
- 成本占比:检测设备占PCB设备总投资的15%左右,2024年全球市场规模10.63亿美元,2029年预计16.72亿美元,年复合增速9.5%。单台高端3D AOI设备价格50-200万元,电性能测试设备价格更高,可达数百万元。
- 耗时占比:检测工序占总生产时间的10%-15%,但如果要全检,加上测试时间,占比能到20%,是仅次于压合、钻孔的耗时环节。
4. 相关公司
国内代表企业有大族数控(检测设备全覆盖,2025年上半年收入占比8.2%)、精测电子矩子科技劲拓股份;海外龙头是以色列Or­b­o­t­e­ch、Ca­m­t­ek,德国Atg L M、Ni­d­ec-Re­ad。
六、成型环节:最终轮廓的“裁剪师”,精度适配新场景
1. 环节作用与工艺流程
成型是把压合、检测好的PCB,按照设计要求切割成最终外形,还要做倒角、铣槽、钻安装孔等处理,保证尺寸精度和边缘质量,适配下游组装需求。
流程是:上板→数控铣削→外形切割→倒角→清洗→检测尺寸,AI PCB尺寸越来越大,Ru­b­in的正交背板长度超过1米,对成型设备的精度要求更高。
2. 技术壁垒与急需解决的问题
- 大尺寸高精度加工:AI服务器板、正交背板尺寸普遍超过800mm,传统成型机加工大尺寸板的时候,容易有尺寸偏差、边缘毛刺,现在要求成型精度控制在±0.05mm以内,还要保证边缘光滑,不损伤线路。
- 效率提升:一块1米长的大板,成型要10-15分钟,面对未来扩产,需要设备提升主轴转速、送板速度,把单块加工时间降到8分钟以内。
- 刚挠结合板适配:汽车电子消费电子用的刚挠结合板,成型的时候要避免挠性部分受损,对刀具、加工参数要求更高。
3. 成本占比与耗时情况
- 成本占比:成型设备占PCB设备总投资的5%-7%,单台高端数控成型机价格30-100万元,大族数控2025年上半年成型设备收入占比7.6%。
- 耗时占比:成型工序占总生产时间的5%-8%,属于耗时较短的环节,但大尺寸板耗时会增加。
4. 相关公司
国内主要是大族数控、大量科技、江苏影速;海外代表企业有德国Sc­h­m­o­ll、日本三菱。
七、贴附环节:生产自动化的“最后一公里”,SMT联动是趋势
1. 环节作用与工艺流程
贴附是在曝光前把干膜光阻层均匀涂布在覆铜板表面,或者在柔性板生产中把补强片、聚酰亚胺薄膜粘结到指定位置,是提升生产自动化、减少人工干预的关键环节。
流程是:板面清洁→干膜贴附/补强片贴附→压合→检测贴合精度,AI PCB用的干膜分辨率要到20μm以下,要求贴附设备没有气泡、位置偏差小于10μm。
2. 技术壁垒与急需解决的问题
- 高精度贴附:高阶HDI用的干膜更薄,贴附的时候容易有气泡、褶皱,影响曝光精度,现在高端贴附设备要带自动除泡、视觉对位功能,国内厂商的产品还在追赶海外。
- SMT产线联动:现在PCB生产要和后端SMT(表面贴装)产线打通,贴附设备要能和锡膏印刷机、贴片机联动,实现全自动生产,减少中间周转损耗。
- 柔性板适配:手机、可穿戴设备用的FPC板更薄更软,贴附的时候容易变形,需要专门的柔性板贴附设备,技术难度更高。
3. 成本占比与耗时情况
- 成本占比:贴附设备占PCB设备总投资的3%-5%,单台高端贴附设备价格20-80万元,大族数控2025年上半年贴附设备收入占比2.45%。
- 耗时占比:贴附工序占总生产时间的3%-5%,是耗时最短的环节,但自动化程度直接影响整体生产效率。
4. 相关公司
国内代表企业有凯格精机(SMT全流程设备龙头,锡膏印刷、贴附设备市占率高)、大族数控;海外龙头是AS­M­PT、日本富士。
总结 :这一轮扩产,谁最受益?
梳理完7大环节,其实逻辑已经很清晰:
1. 短期看钻孔+钻针:AI PCB扩产直接拉动钻孔设备需求,大族数控作为全球龙头,订单已经排到2026年;钻针耗材消耗速度暴涨,鼎泰高科、中钨高新(金洲精工)的高长径比、金刚石钻针产能释放,业绩弹性最大。
2. 中期看曝光+电镀:高阶HDI、IC载板扩产拉动LDI设备、VCP电镀设备需求,芯碁微装、东威科技作为细分龙头,国产替代+行业扩张双击。
3. 长期看检测+贴附:AI PCB良率要求越来越高,3D检测、SMT联动设备需求会逐步释放,精测电子、凯格精机有望受益。
现在头部PCB厂都在疯狂扩产:胜宏科技沪电股份深南电路鹏鼎控股2025年规划投资合计超623亿元,对应设备投资436亿元,这波红利,才刚刚开始。

风险提示:AI算力需求不及预期、PCB工艺迭代不及预期、行业竞争加剧,本文仅为产业梳理,不构成投资建议。
$大族数控(hk hk03200 )$$凯格精机(sz301338)$$东威科技(sh688700)$