I den nuvarande eran av blomstrande utveckling av artificiell intelligens har AI-servrar, som kärnbäraren för intelligenta datorer, en direkt inverkan på prestanda för AI-applikationer. Och pcb, den grundläggande komponenten i elektroniska enheter, är avgörande i AI-servrar.
De stränga prestandakraven för AI-servrar för kretskort Krav på höghastighetsdataöverföring
AI-servrar är ansvariga för att bearbeta enorma mängder data och utföra komplexa beräkningsuppgifter, vilket gör dataöverföringshastigheten till en nyckelprestandaindikator. Om man tar AI-modellträning som ett exempel, måste en stor mängd data ofta utbytas mellan chips, minne och lagringsenheter på kort tid. Vid denna tidpunkt måste kretskortet säkerställa att datasignalen är stabil och korrekt under hög-frekvent överföring och hög-hastighet, vilket undviker signaldämpning och distorsion. För att uppnå detta mål måste kretskort ha låg dielektricitetskonstant och låga förlustfaktoregenskaper för att minska signalöverföringsförluster. Samtidigt är exakt impedanskontroll oumbärlig. Endast genom att säkerställa impedansmatchning av signalöverföringsvägen kan signalreflektion förhindras och dataöverföringen säkerställas att vara korrekt och felfri.
Krav på effektiv värmeavledning
De många-högpresterande chipsen i AI-servern genererar en betydande mängd värme under drift. Om värmeavledningen inte kommer i tid, kommer den höga temperaturen på chipet att leda till prestandaförsämring och till och med hårdvaruskador. Till exempel, när du arbetar i ett GPU-kluster kan flera GPU-chip som körs tillsammans orsaka lokala temperaturer att sväva över 120 grader . Därför måste kretskort ta ansvar för effektiv värmeavledning. Detta kräver användning av material med hög värmeledningsförmåga, såsom aluminiumsubstrat (med en värmeledningsförmåga på upp till 2,0 W/m · K), eller inbäddade kopparblock för att förbättra värmeavledningsförmågan. Samtidigt, genom rimliga värmeavledningskanaler såsom att sätta upp värmeavledningshål, värmeavledningsskikt etc., leds värme snabbt till kylflänsen för att bibehålla stabil drift av chipet vid en lämplig temperatur.
Krav på högdensitetskretslayout
Med utvecklingen av AI-teknik fortsätter integrationen av elektroniska komponenter i AI-servrar att öka. kretskort måste uppnå tätare kretslayouter inom ett begränsat utrymme för att möta kraven på ökande komponentantal och funktionell komplexitet. Det är som att planera fler vägar och byggnader inom ett begränsat stadsutrymme, vilket säkerställer både kompakt layout och icke-interferens mellan olika linjer och komponenter. Till exempel använder små AI-acceleratormoduler ofta 4-5 ordnings HDI-teknik, vilket kraftigt ökar ledningstätheten, minskar kretskortsstorleken och säkerställer signalöverföringsstabilitet genom mikrohål, blinda hål och nedgrävda hål.
PCB:s nyckelroll i AI-servrar
Fysiskt stöd och elektrisk anslutningsplattform
pcb ger ett gediget fysiskt stöd för olika elektroniska komponenter i AI-servrar, precis som grunden till en byggnad. Samtidigt bygger den ett elektriskt anslutningsnätverk mellan komponenter, tätt anslutna viktiga komponenter som CPU, GPU, minne och lagring för att de ska kunna arbeta tillsammans. Ur ett makroperspektiv förlitar sig datasignalöverföringen, kraftfördelningen och hanteringen mellan olika komponenter inom servern på PCB. Olika komponenter har olika krav på signalöverföring, och kretskort tillgodoser dessa olika behov genom noggrann kretslayout och signalöverföringsvägar, vilket säkerställer en samordnad drift av hela serversystemet.
Datasignalöverföring och energihantering
När det gäller datasignalöverföring är pcb ansvarig för att exakt och snabbt överföra datasignaler som genereras av olika komponenter till målkomponenten. Till exempel måste data som behandlas av CPU:n överföras till minneslagring via PCB:n eller till GPU:n för vidare beräkning. Under denna process måste kretskortet säkerställa signalens integritet och stabilitet. När det gäller strömhantering ansvarar PCB för att stabilt fördela ström till olika komponenter, vilket säkerställer att varje komponent får lämplig spänning och ström. Samtidigt kan strömbrus och elektromagnetiska störningar reduceras genom att på ett rimligt sätt ordna kraft- och jordskikten, vilket skapar en bra elektrisk miljö för signalöverföring.
Avancerade material och teknologier som möter efterfrågan
Material och processer för-höghastighetsöverföring
För att möta efterfrågan från AI-servrar för-höghastighetsöverföring av kretskort har industrin antagit en rad avancerade material. Polytetrafluoreten och keramiska fyllnadsmaterial är idealiska val för hög-applikationer på grund av deras utmärkta låga dielektriska konstant och låga förlustfaktoregenskaper. Men den höga kostnaden för dessa material begränsar deras storskaliga-tillämpning. För detta ändamål har vissa tillverkare utvecklat hybridsubstrat, som att kombinera FR-4 med PTFE, använda låg-kostnad FR-4-material i icke-kritiska signallager, och PTFE i kritiska signallager, vilket effektivt minskar kostnaderna samtidigt som prestanda säkerställs. När det gäller teknik har laserborrningsteknik använts flitigt. Traditionell mekanisk borrning är benägen att ge grader vid bearbetning av öppningar under 0,2 mm, vilket kan påverka konduktiviteten och signalöverföringen av genomgående hål. CO ₂-laserborrningstekniken kan uppnå 0,15 mm mikrohålsbehandling, med en hålväggsråhet på mindre än eller lika med 15 μm, vilket avsevärt förbättrar effektiviteten för högfrekvent signalöverföring. Dessutom kan avancerade etsningsprocesser uppnå finare kretstillverkning och uppfylla krav på högdensitetsledningar.
Värmeavledningsteknik och strukturell optimering
För att övervinna värmeavledningsproblemet, förutom att använda material med hög värmeledningsförmåga, fortsätter tillverkare att förnya sig inom PCB-strukturoptimering. Till exempel kan användning av 6 oz tjock kopparplåtsteknik minska termisk motstånd med 30 % och effektivt förbättra värmeavledning. I vissa kretskort för avancerade AI-servrar är också enhetliga värmeplattor eller värmerör inbäddade, som utnyttjar sin effektiva värmeledningsförmåga för att snabbt avleda värmen som genereras av kretsen till hela kretskortet, och sedan använda externa värmeavledningsenheter som kylflänsar för att avleda den. Optimera samtidigt PCB-layouten genom att koncentrera komponenter med hög-effekt i områden med god värmeavledning, och öka antalet och tätheten av värmeavledningshål för att ytterligare förbättra värmeavledningseffektiviteten. Genom den omfattande tillämpningen av dessa värmeavledningstekniker säkerställs att chiptemperaturen på AI-servern förblir inom ett säkert intervall under lång-hög belastning, vilket säkerställer stabil serverdrift.
Teknologiskt genombrott inom hög-ledningar
För att uppnå hög-densitetsledningar har HDI-teknik blivit mainstream. HDI uppnår tätare elektriska anslutningar mellan olika lager genom att skapa små vias (mikrohål, blinda hål och nedgrävda hål) i det inre lagret av kretskortet. I vissa AI-servermoderkort som kräver extremt stort utrymme ökar HDI-tekniken kabeltätheten flera gånger högre än traditionella kretskort. Samtidigt utvecklas kretskort med flera-lager ständigt, vilket ger mer utrymme för kretslayout genom att öka antalet lager, vilket kan ta emot fler komponenter och mer komplexa kretsar. Till exempel har pcb-lagren på vissa AI-servrar överskridit 18 lager och till och med nått 32 lager. I kretskort med flera-lager minskar rimlig planering av layouten för kraft-, jord- och signallager effektivt elektromagnetisk störning och signalöverhörning, förbättrar signalintegriteten och uppfyller de höga{10}prestandakraven för AI-servrar.