W obecnej dobie dynamicznego rozwoju sztucznej inteligencji serwery AI, jako główny nośnik inteligentnego przetwarzania danych, mają bezpośredni wpływ na wydajność aplikacji AI. A PCB, podstawowy element urządzeń elektronicznych, ma kluczowe znaczenie w serwerach AI.
Surowe wymagania wydajnościowe serwerów AI dla płytek drukowanych.Wymagania dotyczące dużej prędkości transmisji danych
Serwery AI są odpowiedzialne za przetwarzanie ogromnych ilości danych i wykonywanie złożonych zadań obliczeniowych, co sprawia, że szybkość transmisji danych jest kluczowym wskaźnikiem wydajności. Biorąc za przykład szkolenie w zakresie modelu sztucznej inteligencji, duża ilość danych musi być często wymieniana między chipami, pamięcią i urządzeniami pamięci masowej w krótkim czasie. W tym momencie płytka drukowana musi upewnić się, że sygnał danych jest stabilny i dokładny podczas transmisji z dużą-częstotliwością i{3}}prędkością, unikając tłumienia i zniekształceń sygnału. Aby osiągnąć ten cel, płytki obwodów drukowanych muszą mieć niską stałą dielektryczną i niski współczynnik strat, aby zmniejszyć straty w transmisji sygnału. Tymczasem precyzyjna kontrola impedancji jest niezbędna. Tylko poprzez zapewnienie dopasowania impedancji ścieżki transmisji sygnału można zapobiec odbiciom sygnału i zapewnić dokładność i bezbłędność transmisji danych.
Wymagania dotyczące wydajnego odprowadzania ciepła
Liczne,-wydajne chipy w serwerze AI generują znaczną ilość ciepła podczas pracy. Jeśli rozpraszanie ciepła nie nastąpi w odpowiednim czasie, wysoka temperatura chipa doprowadzi do pogorszenia wydajności, a nawet uszkodzenia sprzętu. Na przykład podczas pracy w klastrze GPU wiele układów GPU pracujących razem może spowodować lokalny wzrost temperatury powyżej 120 stopni. Dlatego płytki obwodów drukowanych muszą wziąć na siebie odpowiedzialność za efektywne odprowadzanie ciepła. Wymaga to stosowania materiałów o wysokiej przewodności cieplnej, takich jak podłoża aluminiowe (o przewodności cieplnej do 2,0 W/m · K) lub wbudowane bloki miedzi w celu zwiększenia możliwości rozpraszania ciepła. Jednocześnie, poprzez rozsądne kanały odprowadzania ciepła, takie jak otwory odprowadzające ciepło, warstwy rozpraszające ciepło itp., ciepło jest szybko kierowane do radiatora, aby utrzymać stabilną pracę chipa w odpowiedniej temperaturze.
Wymagania dotyczące układu obwodów o dużej gęstości
Wraz z rozwojem technologii AI, integracja komponentów elektronicznych w serwerach AI stale rośnie. Aby sprostać wymaganiom rosnącej liczby komponentów i złożoności funkcjonalnej, płytki obwodów drukowanych muszą zapewniać gęstsze układy obwodów na ograniczonej przestrzeni. Przypomina to planowanie większej liczby dróg i budynków w ograniczonej przestrzeni miejskiej, zapewniając zarówno zwarty układ, jak i brak-kolidowania pomiędzy różnymi liniami i komponentami. Na przykład małe moduły akceleratora AI często wykorzystują technologię HDI rzędu 4–5, która znacznie zwiększa gęstość okablowania, zmniejsza rozmiar płytki drukowanej i zapewnia stabilność transmisji sygnału przez mikrootwory, ślepe otwory i zakopane otwory.
Kluczowa rola PCB w serwerach AI
Wsparcie fizyczne i platforma połączeń elektrycznych
PCB zapewnia solidne fizyczne wsparcie dla różnych komponentów elektronicznych w serwerach AI, podobnie jak fundament budynku. Jednocześnie buduje sieć połączeń elektrycznych pomiędzy komponentami, ściśle łącząc kluczowe komponenty, takie jak procesor, procesor graficzny, pamięć i pamięć masową, aby umożliwić im współpracę. Z makroperspektywy transmisja sygnału danych, dystrybucja mocy i zarządzanie pomiędzy różnymi komponentami serwera opierają się na płytce drukowanej. Różne komponenty mają różne wymagania dotyczące transmisji sygnału, a płytki obwodów drukowanych spełniają te różnorodne potrzeby poprzez staranne rozplanowanie obwodów i ścieżek transmisji sygnału, zapewniając skoordynowane działanie całego systemu serwerowego.
Transmisja sygnału danych i zarządzanie energią
Jeśli chodzi o transmisję sygnału danych, płytka PCB jest odpowiedzialna za dokładne i szybkie przesyłanie sygnałów danych generowanych przez różne komponenty do komponentu docelowego. Na przykład dane przetwarzane przez procesor muszą zostać przesłane do pamięci masowej przez płytkę drukowaną lub do procesora graficznego w celu dalszych obliczeń. Podczas tego procesu płytka drukowana musi zapewniać integralność i stabilność sygnału. Jeśli chodzi o zarządzanie energią, płytka PCB odpowiada za stabilną dystrybucję mocy do różnych komponentów, zapewniając, że każdy komponent otrzymuje odpowiednie napięcie i prąd. Jednocześnie poprzez rozsądne rozmieszczenie warstw zasilania i uziemienia można zredukować szumy zasilania i zakłócenia elektromagnetyczne, tworząc dobre środowisko elektryczne do transmisji sygnału.
Zaawansowane materiały i technologie odpowiadające zapotrzebowaniu
Materiały i procesy do-szybkiej transmisji
Aby sprostać wymaganiom serwerów AI w zakresie-szybkiej transmisji płytek obwodów drukowanych, branża przyjęła szereg zaawansowanych materiałów. Politetrafluoroetylen i ceramiczne materiały wypełniające są idealnym wyborem do zastosowań o wysokiej-częstotliwościach ze względu na ich doskonałą niską stałą dielektryczną i niski współczynnik strat. Jednak wysoki koszt tych materiałów ogranicza ich zastosowanie-na dużą skalę. W tym celu niektórzy producenci opracowali podłoża hybrydowe, na przykład łącząc FR-4 z PTFE, stosując tani-materiał FR-4 w niekrytycznych warstwach sygnału i PTFE w krytycznych warstwach sygnału, co skutecznie zmniejsza koszty, zapewniając jednocześnie wydajność. Pod względem technologicznym szeroko stosowana jest technologia wiercenia laserowego. Tradycyjne wiercenie mechaniczne jest podatne na powstawanie zadziorów podczas obróbki otworów o średnicy poniżej 0,2 mm, co może wpływać na przewodność i transmisję sygnału w otworach przelotowych. Technologia wiercenia laserowego CO₂ umożliwia obróbkę mikrootworów o średnicy 0,15 mm i chropowatości ścianek otworu mniejszej lub równej 15 µm, co znacznie poprawia efektywność transmisji sygnału o wysokiej częstotliwości. Ponadto zaawansowane procesy trawienia pozwalają uzyskać dokładniejsze wytwarzanie obwodów i spełniać wymagania dotyczące okablowania o dużej gęstości.
Technologia odprowadzania ciepła i optymalizacja konstrukcji
Aby przezwyciężyć problem rozpraszania ciepła, oprócz stosowania materiałów o wysokiej przewodności cieplnej, producenci nadal wprowadzają innowacje w optymalizacji struktury płytek drukowanych. Na przykład zastosowanie technologii blachy miedzianej o grubości 6 uncji może zmniejszyć opór cieplny o 30% i skutecznie poprawić odprowadzanie ciepła. W niektórych-najwyższych płytkach drukowanych serwerów AI wbudowane są również jednolite płytki grzewcze lub rurki cieplne, które wykorzystują swoją efektywną przewodność cieplną do szybkiego rozpraszania ciepła generowanego przez chip na całą płytkę drukowaną, a następnie wykorzystują zewnętrzne urządzenia rozpraszające ciepło, takie jak radiatory, do jego rozproszenia. Jednocześnie zoptymalizuj układ płytki drukowanej, koncentrując komponenty-o dużej mocy w obszarach o dobrym rozpraszaniu ciepła oraz zwiększając liczbę i gęstość otworów rozpraszających ciepło, aby jeszcze bardziej poprawić efektywność rozpraszania ciepła. Dzięki wszechstronnemu zastosowaniu tych technologii rozpraszania ciepła temperatura chipa serwera AI utrzymuje się w bezpiecznym zakresie podczas długotrwałej-pracy przy dużym obciążeniu, co zapewnia stabilną pracę serwera.
Przełom technologiczny w-okablowaniu o dużej gęstości
Aby uzyskać-okablowanie o dużej gęstości, technologia HDI stała się głównym nurtem. HDI osiąga ściślejsze połączenia elektryczne między różnymi warstwami, tworząc maleńkie przelotki (mikrootwory, ślepe otwory i zakopane dziury) w wewnętrznej warstwie płytki drukowanej. W niektórych płytach głównych serwerów AI, które wymagają wyjątkowo dużej przestrzeni, technologia HDI zwiększa gęstość okablowania kilkakrotnie większą niż tradycyjne płytki z obwodami drukowanymi. Jednocześnie wielowarstwowe-płytki z obwodami drukowanymi stale się rozwijają, zapewniając więcej miejsca na układ obwodów poprzez zwiększenie liczby warstw, które mogą pomieścić więcej komponentów i bardziej złożone obwody. Na przykład warstwy PCB niektórych serwerów AI przekroczyły 18 warstw, a nawet osiągnęły 32 warstwy. W przypadku wielowarstwowych-płytek obwodów drukowanych rozsądne planowanie układu warstw zasilania, uziemienia i sygnału skutecznie zmniejsza zakłócenia elektromagnetyczne i przesłuchy sygnału, poprawia integralność sygnału i spełnia{{10}wysokie wymagania wydajnościowe serwerów AI.