В настоящата ера на процъфтяващо развитие на изкуствения интелект, AI сървърите, като основен носител на интелигентни изчисления, имат пряко въздействие върху производителността на AI приложенията. И печатната платка, основният компонент в електронните устройства, е от решаващо значение за AI сървърите.
Строгите изисквания за производителност на AI сървъри за печатни платки Изисквания за високоскоростно предаване на данни
AI сървърите са отговорни за обработката на огромни количества данни и изпълнението на сложни изчислителни задачи, което прави скоростта на предаване на данни ключов показател за ефективност. Като вземем за пример обучение по AI модел, голямо количество данни трябва често да се обменят между чипове, памет и устройства за съхранение за кратък период от време. В този момент печатната платка трябва да гарантира, че сигналът за данни е стабилен и точен по време на висока-честота и висока{3}}скорост на предаване, като се избягва затихването и изкривяването на сигнала. За да се постигне тази цел, печатните платки трябва да имат характеристики с ниска диелектрична константа и нисък коефициент на загуба, за да намалят загубите при предаване на сигнала. Междувременно прецизният контрол на импеданса е незаменим. Само чрез осигуряване на съвпадение на импеданса на пътя на предаване на сигнала може да се предотврати отражението на сигнала и да се гарантира, че предаването на данни е точно и без грешки.
Изисквания за ефективно разсейване на топлината
Многобройните-чипове с висока производителност в AI сървъра генерират значително количество топлина по време на работа. Ако разсейването на топлината не е навременно, високата температура на чипа ще доведе до влошаване на производителността и дори повреда на хардуера. Например, когато работите в GPU клъстер, множество GPU чипове, работещи заедно, могат да доведат до повишаване на местните температури над 120 градуса. Следователно платките с печатни схеми трябва да поемат отговорността за ефективното разсейване на топлината. Това изисква използването на материали с висока топлопроводимост, като алуминиеви субстрати (с топлопроводимост до 2,0 W/m · K) или вградени медни блокове за подобряване на възможностите за разсейване на топлината. В същото време чрез разумни канали за разсейване на топлината, като например създаване на отвори за разсейване на топлината, слоеве за разсейване на топлината и т.н., топлината бързо се насочва към радиатора, за да се поддържа стабилна работа на чипа при подходяща температура.
Изисквания за оформление на верига с висока плътност
С развитието на AI технологията, интегрирането на електронни компоненти в AI сървъри продължава да нараства. печатните платки трябва да постигнат по-плътно оформление на вериги в рамките на ограничено пространство, за да отговорят на изискванията за нарастващ брой компоненти и функционална сложност. Това е като да планирате повече пътища и сгради в ограничено градско пространство, като гарантирате както компактно оформление, така и липса на-намеса между различни линии и компоненти. Например, малките AI ускорителни модули често използват HDI технология от 4-5 ред, която значително увеличава плътността на окабеляването, намалява размера на печатната платка и гарантира стабилност на предаването на сигнала през микро дупки, слепи дупки и заровени дупки.
Ключовата роля на печатните платки в AI сървърите
Физическа поддръжка и платформа за електрическо свързване
PCB осигурява солидна физическа поддръжка за различни електронни компоненти в AI сървъри, точно като основата на сграда. В същото време той изгражда мрежа за електрическа връзка между компонентите, свързвайки плътно ключови компоненти като CPU, GPU, памет и съхранение, за да им позволи да работят заедно. От макро гледна точка, предаването на сигнал за данни, разпределението на мощността и управлението между различни компоненти в сървъра разчитат на печатната платка. Различните компоненти имат различни изисквания за предаване на сигнал и платките с печатни платки отговарят на тези разнообразни нужди чрез внимателно оформление на веригата и пътища за предаване на сигнала, осигурявайки координирана работа на цялата сървърна система.
Предаване на сигнал за данни и управление на мощността
По отношение на предаването на сигнал за данни, печатната платка е отговорна за точното и бързо предаване на сигнали за данни, генерирани от различни компоненти, към целевия компонент. Например, данните, обработени от процесора, трябва да бъдат предадени в паметта чрез платката или към графичния процесор за по-нататъшно изчисление. По време на този процес печатната платка трябва да гарантира целостта и стабилността на сигнала. По отношение на управлението на захранването, печатната платка е отговорна за стабилното разпределение на мощността към различни компоненти, като гарантира, че всеки компонент получава подходящо напрежение и ток. В същото време, чрез разумно подреждане на захранващия и заземяващия слой, шумът от мощността и електромагнитните смущения могат да бъдат намалени, създавайки добра електрическа среда за предаване на сигнал.
Модерни материали и технологии, които отговарят на търсенето
Материали и процеси за високо{0}}скоростно предаване
За да отговори на търсенето на AI сървъри за високо{0}}скоростно предаване на печатни платки, индустрията е приела серия от усъвършенствани материали. Политетрафлуоретиленът и керамичните пълнежни материали са идеален избор за високо-честотни приложения поради тяхната отлична ниска диелектрична константа и характеристики с нисък коефициент на загуба. Високата цена на тези материали обаче ограничава-широкомащабното им приложение. За тази цел някои производители са разработили хибридни субстрати, като комбиниране на FR-4 с PTFE, използване на евтин-материал FR-4 в некритичните сигнални слоеве и PTFE в критичните сигнални слоеве, което ефективно намалява разходите, като същевременно осигурява производителност. От гледна точка на технологиите, технологията за лазерно пробиване е широко използвана. Традиционното механично пробиване е предразположено към образуване на неравности при обработка на отвори под 0,2 mm, което може да повлияе на проводимостта и предаването на сигнала на проходните отвори. Технологията за лазерно пробиване с CO ₂ може да постигне обработка на микро отвори от 0,15 mm, с грапавост на стената на отвора по-малка или равна на 15 μm, което значително подобрява ефективността на високочестотното предаване на сигнала. В допълнение, усъвършенстваните процеси на ецване могат да постигнат по-фина изработка на вериги и да отговорят на изискванията за окабеляване с висока плътност.
Технология за разсейване на топлината и структурна оптимизация
За да преодолеят проблема с разсейването на топлината, в допълнение към използването на материали с висока топлопроводимост, производителите продължават да правят иновации в оптимизирането на структурата на печатни платки. Например, използването на технология за медна плоча с дебелина 6oz може да намали термичното съпротивление с 30% и ефективно да подобри разсейването на топлината. В някои -платки с печатни схеми на сървъри с изкуствен интелект от висок клас също са вградени еднакви топлинни плочи или топлинни тръби, които използват ефективната си топлопроводимост за бързо разсейване на генерираната от чипа топлина към цялата печатна платка и след това използват външни устройства за разсейване на топлината, като радиатори, за да я разсеят. В същото време оптимизирайте оформлението на печатната платка, като концентрирате високо{6}}мощните компоненти в области с добро разсейване на топлината и увеличите броя и плътността на отворите за разсейване на топлината, за да подобрите допълнително ефективността на разсейване на топлината. Чрез всеобхватното прилагане на тези технологии за разсейване на топлината се гарантира, че температурата на чипа на AI сървъра остава в безопасен диапазон при дългосрочна-операция с високо натоварване, осигурявайки стабилна работа на сървъра.
Технологичен пробив в окабеляването с висока-плътност
За постигане на високо{0}}плътно окабеляване технологията HDI стана масова. HDI постига по-тесни електрически връзки между различните слоеве чрез създаване на малки отвори (микро отвори, слепи отвори и заровени отвори) във вътрешния слой на печатната платка. В някои сървърни дънни платки с изкуствен интелект, които изискват изключително голямо пространство, технологията HDI увеличава плътността на окабеляването няколко пъти повече от традиционните печатни платки. В същото време много-слойните печатни платки непрекъснато се развиват, осигурявайки повече пространство за оформление на схеми чрез увеличаване на броя на слоевете, които могат да поемат повече компоненти и по-сложни схеми. Например, слоевете на печатни платки на някои AI сървъри са надхвърлили 18 слоя и дори са достигнали 32 слоя. В много-слойните печатни платки разумното планиране на разположението на захранващия, заземителния и сигналния слой ефективно намалява електромагнитните смущения и пресичането на сигнала, подобрява целостта на сигнала и отговаря на високите-изисквания за производителност на AI сървърите.