為什么下一代高速銅纜需要鐵氟龍發(fā)泡技術

在人工智能與萬物互聯的雙重驅動下，全球數據傳輸速率正經歷一場“超速進化”。AI大模型的參數規(guī)模突破萬億級，云計算與數據中心的流量呈指數級攀升，倒逼互連技術實現跨越式突破。當前，數據傳輸速率以“每三年翻四倍”的驚人速度迭代——從112G到224G僅需三年，而向448G的演進周期或將進一步縮短。這一速度遠超傳統互連技術的承載極限，信號衰減、能耗飆升、物理材料瓶頸等問題凸顯。故此鐵氟龍氟塑料發(fā)泡技術就應運而生，隨著各種電子產品的升級換代和不斷變革，“信號傳輸”類的線材要求線徑越來越小，在30~42AWG之間的高速傳輸線材中，絕緣已普遍使用鐵氟龍材料；而要在小的基礎上要求的更小或者信號傳輸速率更快，就要用到今天介紹的鐵氟龍發(fā)泡技術；下一代高速傳輸線纜技術，鐵氟龍發(fā)泡。

在高速銅纜中采用鐵氟龍發(fā)泡材料，主要是為了應對高頻信號傳輸對絕緣材料的嚴苛要求，其核心優(yōu)勢體現在以下幾個方面：

1. 極低的介電損耗——對抗信號衰減

介電常數低：鐵氟龍發(fā)泡后，內部形成微小氣孔結構（空氣介電常數≈1），顯著降低整體介電常數（可降至1.3~1.5），遠低于未發(fā)泡的2.2。低介電常數能減少信號傳播延遲，提升傳輸速率。

損耗因子極小：鐵氟龍的損耗角正切值（tanδ）極低（發(fā)泡后可低至0.0005），高頻信號傳輸時能量損耗極低，避免信號畸變，尤其適合224G及以上速率的場景。

2. 穩(wěn)定的阻抗控制——確保信號完整性

結構均勻性：發(fā)泡工藝通過精確控制氣泡分布，使絕緣層介電性能高度均勻，確保整條電纜的阻抗波動極小（如±1Ω以內），降低信號反射和串擾。

抗環(huán)境干擾：鐵氟龍發(fā)泡層對溫度、濕度變化不敏感，避免因環(huán)境波動導致阻抗失配，保障高速信號長期穩(wěn)定傳輸。

3. 高頻性能優(yōu)化——突破物理極限

趨膚效應適配：高頻信號集中在導體表面（趨膚效應），鐵氟龍發(fā)泡的薄層絕緣設計可減小導體外徑，降低線纜整體尺寸，同時減少集膚效應帶來的額外電阻。

衰減-帶寬平衡：發(fā)泡結構在高頻段（如40GHz以上）仍能保持低衰減特性，支持更寬頻帶，滿足未來速率升級需求（如向448G演進）。

4. 物理與化學穩(wěn)定性——可靠性與耐久性

耐高溫：鐵氟龍可長期耐受-200°C至+260°C極端溫度，發(fā)泡后仍保持結構穩(wěn)定，避免高溫導致絕緣層變形或介電性能劣化。

耐腐蝕：抗酸堿、抗氧化，適用于數據中心高密度布線或工業(yè)環(huán)境，延長線纜壽命。

機械強度：發(fā)泡結構在減輕重量的同時，仍具備良好抗壓和抗彎折性能，適應復雜布線場景。

鐵氟龍發(fā)泡技術發(fā)展及未來挑戰(zhàn)和替代方案

224G互連：在224Gbps的SerDes（串行解串器）系統中，鐵氟龍發(fā)泡銅纜被用于板間連接、光模塊接口等關鍵鏈路。

高速背板：數據中心交換機的背板布線采用發(fā)泡PTFE絕緣的同軸電纜，確保56G/112G PAM4信號的完整性。

車載以太網：新一代車載網絡（如車載以太網）依賴鐵氟龍發(fā)泡線纜抵抗振動、溫度變化對信號的影響。

未來挑戰(zhàn)與替代方案

成本壓力：鐵氟龍材料及發(fā)泡工藝成本較高，特別是押出設備（羅森泰鐵氟龍發(fā)泡設備制約高速銅纜產能，海外線纜設備頭部企業(yè)介紹）；目前出貨鐵氟龍發(fā)泡設備到中國的設備廠商主要有意大利的羅森泰和瑞士麥拉菲爾，剛開始主要的應用場景是CMP的網線生產和發(fā)泡醫(yī)療線，后來隨著高速銅纜的高速發(fā)展，開始往224G以上的方案生產，國內數量不多，設備價值都在1500萬元左右。經過多年的生產實踐證明，節(jié)省材料和提高高頻性能穩(wěn)定性的效果非常顯著，為了滿足日益增加的安全性能要求，氟塑料發(fā)泡的材料范圍也越來越擴大，越來越多的防火性能國和高頻性能優(yōu)越的材料涌現，如發(fā)泡PFA、發(fā)泡ETFE等氟塑料，可以滿足各種電纜線芯的制造和不同耐溫等級的要求，也有部分材料廠商正探索混合材料或硅基集成方案。

更高頻需求：800G/1.6T傳輸可能轉向光電共封裝（CPO），但銅纜在中短距場景仍依賴鐵氟龍發(fā)泡技術持續(xù)優(yōu)化。

鐵氟龍發(fā)泡通過“低損耗介質+結構創(chuàng)新”，成為高速銅纜突破速率瓶頸的核心工藝，其性能直接決定了數據傳輸的穩(wěn)定性與未來可擴展性。目前國內部分產商采用微孔PTFE繞包工藝來達成發(fā)泡的效果為主，這種工藝的生產速度0.8~1.5M/MIN，而且實際換算的發(fā)泡度只有不到10%~20%；不適用于未來批量應用場景的需求，隨著部分高速產品的定義將絕緣要求的介質損耗角更加嚴苛，傳統的FEP已經無法達成高頻和外徑的要求，我們認為來來要求鐵氟龍發(fā)泡的線會多起來,特別224Gbps的SerDes（串行解串器）系統中.所以我們認為將來鐵氟龍發(fā)泡的擠出生產設備是個趨勢之一。據我們了解國外電線電纜廠家有此設備的生產廠家也不多，而國內的設備生產廠家沒有一家進入實際應用，材料部分，目前大金，杜邦已經推出多款鐵氟龍系列發(fā)泡材料。