京瓷发布嵌入式积层陶瓷电容器新品,应对AI服务器高功耗需求

京瓷于8月24日举行说明会,公开了其在半导体制造及AI数据中心领域应用的陶瓷产品最新进展。会上宣布,公司已开发并产品化了一款可嵌入印刷电路板内部的积层陶瓷电容器(MLCC)——“Flat Terminal”。

该产品的第一弹为外形尺寸1.0mm×0.5mm的1005形、静电容量22μF的型号,计划于2026财年下半年面向特定客户开始量产与供货。

应对AI服务器高功耗与高密度安装需求

与表面贴装型普通MLCC不同,Flat Terminal是专为内置于印刷电路板而设计的嵌入式MLCC。在AI服务器等高性能计算设备中,CPU和AI加速器的性能提升导致功耗不断增加。为在负载剧烈变化时仍能稳定供电,处理器周围通常会配置大量电容器以抑制电源电压波动和噪声。

然而,随着处理器、内存、电源部件等安装密度不断提高,仅靠基板表面已难以确保所需元件的安装面积。将Flat Terminal嵌入基板内部,可释放表面空间用于其他半导体或电子元件。同时,由于电容器可布置在更靠近供电半导体的位置,基板上的布线距离得以缩短,电源电路的高频特性也因此得到改善。

事实上,将电子元件埋入印刷电路板的技术此前已被电子信息技术产业协会(JEITA)的安装技术路线图列入,并曾用于满足移动设备和可穿戴设备的小型化与高性能化需求,如今在AI服务器领域也开始得到应用。

独特结构与工法,兼顾低电感与高精度

将电子元件埋入基板时,需要确保元件电极与基板内部布线之间的稳定连接。即便元件能够嵌入,若后续基板制造工序或布线形成不适合,量产时的工序稳定性与连接可靠性也难以保障。

Flat Terminal以嵌入式应用为前提,对外部电极在内的结构进行了自主设计,实现了低电感。同时,通过独有的结构与工法,实现了平坦的端子电极和高尺寸精度,可适应严苛的尺寸精度要求。

专利保护实现差异化与长期技术优势

京瓷已就Flat Terminal的独特结构与制造方法取得专利(专利第7806349号等)。该产品并非仅对普通MLCC制造方法进行简单变更,而是兼具嵌入基板适应性与低电感实现的独特构造。京瓷从工法与结构两方面与竞争产品形成差异化,并通过知识产权保护这些技术特征。

通过专利保护,京瓷可确保Flat Terminal中长期的技术优势,并抑制竞争对手在上市后以类似结构或工法跟进。嵌入式MLCC的最终性能与量产性,不仅取决于元件单体,还与印刷电路板的结构和制造工艺密切相关。京瓷将普通MLCC积累的材料技术与叠层技术,结合适合基板嵌入的MLCC结构与工法专利,有望在与客户联合开发中提升竞争力。

这一专利策略也表明,京瓷并非将Flat Terminal作为一次性产品,而是希望将嵌入式MLCC培育为未来业务领域之一,并获取市场技术主导权。值得一提的是,“Flat Terminal”名称虽为京瓷独创,但公司并未注册商标。

从定制化起步,逐步扩充容量与尺寸

由于Flat Terminal需嵌入基板内部,其要求规格会因基板厚度、叠层构成、基板材料、元件嵌入位置、电极连接方式及基板制造工艺等而不同。因此现阶段将以定制化产品形式,配合各客户的基板设计与制造条件提供。京瓷强调,不仅需关注MLCC单体性能,还必须以嵌入客户基板后的状态保证所需电气特性与连接可靠性,因此需要与客户及基板厂商协作确定规格,嵌入方式等也需通过共同开发推进。

这种在专利保护下,结合客户基板与工艺来提供产品的模式,也被视为技术提案型业务,区别于通用品销售。第一弹为1005形、22μF产品,此后京瓷计划根据客户需求逐步扩大静电容量与尺寸的产品线。

随着AI半导体性能与功耗进一步提升,电源电路所需的静电容量的需求也会增加;另一方面,基板与封装安装密度提高后,更小更薄的嵌入式元件需求也可能出现。京瓷表示,将以1005形、22μF产品为起点,与客户共同开发适合其电源电路、基板结构与制造条件的Flat Terminal,逐步扩充所需尺寸与容量的产品系列。

业务版图:从半导体制造到AI数据中心与CPO

在半导体制造设备领域,京瓷提供从环形件、气体喷嘴、升降销等小型零部件,到静电吸盘、真空吸盘、曝光设备用工作台、结构框架、涂布设备用加热器等大型组件在内的广泛产品。随着半导体制造工艺中等离子体气体多样化、电气功率增大、工艺温度范围扩大,以及曝光和检测设备对纳米级套刻精度的要求提升,具备耐等离子体性、耐热性和低热膨胀性的精细陶瓷重要性正在增强。

面向AI数据中心及周边网络,京瓷还提供用于主干网络、城域和数据中心间光通信的陶瓷封装,以及承担机架间连接的电吸收型光调制器(EML)用陶瓷基座、服务器用MLCC、ASIC用BGA封装、积层基板等。其中,光通信相关产品采用了追求高频特性的自主技术“GamoThru”的馈通和封装,并拥有领先两代的下一代产品先期开发能力,以及30年以上的供货实绩和与光通信企业的信赖关系,在主干网、城域/AI数据中心间及AI数据中心内各领域合计份额中位居首位。

CDM(Coherent Driver Modulator)封装是将电信号转换为光信号的光调制器与高速驱动用驱动器IC集成于同一封装的光通信元件,用于数据中心间通信和城域网络的高速大容量通信。另一款Lower Profile Sapphire Window封装是带透光窗口的陶瓷封装,图为CFP4规格ACO/DCO可调激光器用封装。该封装通过将CuW、CuMo等高热传导率热扩展片接合到陶瓷上,可高效散发激光器元件产生的热量。

今后,京瓷将以光收发器用陶瓷封装积累的业绩为基础,通过光开关用陶瓷封装和陶瓷核心基板,将业务拓展至共封装光学(Co-Packaged Optics, CPO)相关领域,支援从光电转换到下一代CPO持续演进的光通信市场。

产能扩张计划

2026年9月,京瓷位于长崎县的谏早工厂将作为精细陶瓷事业本部的新生产基地竣工,届时国内外生产基地将扩大至10家工厂。京瓷计划通过全球生产体制和扎根各地的细致技术支持,进一步增强竞争力。此外,电子元器件事业本部计划在2025年至2031年的7年间,以主力工厂鹿儿岛县雾岛工厂国分厂区为中心投入1000亿日元生产设备投资,灵活扩充产能以响应客户需求。

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