În epoca actuală a dezvoltării în plină expansiune a inteligenței artificiale, serverele AI, ca purtător de bază al calculului inteligent, au un impact direct asupra performanței aplicațiilor AI. Iar pcb, componenta fundamentală a dispozitivelor electronice, este crucială în serverele AI.
Cerințele stricte de performanță ale serverelor AI pentru plăci de circuite imprimate Cerințe de transmisie de date de mare viteză
Serverele AI sunt responsabile pentru procesarea unor cantități masive de date și efectuarea de sarcini complexe de calcul, făcând viteza de transmisie a datelor un indicator cheie de performanță. Luând ca exemplu antrenamentul modelului AI, o cantitate mare de date trebuie schimbată frecvent între cipuri, memorie și dispozitive de stocare într-o perioadă scurtă de timp. În acest moment, PCB trebuie să se asigure că semnalul de date este stabil și precis în timpul transmisiei cu frecvență înaltă și cu viteză mare-, evitând atenuarea și distorsiunea semnalului. Pentru a atinge acest obiectiv, plăcile de circuite imprimate trebuie să aibă constantă dielectrică scăzută și caracteristici cu factor de pierdere scăzut pentru a reduce pierderile de transmisie a semnalului. Între timp, controlul precis al impedanței este indispensabil. Numai prin asigurarea potrivirii impedanței căii de transmisie a semnalului poate fi prevenită reflexia semnalului și se poate asigura că transmisia datelor este exactă și fără erori.
Cerințe de disipare eficientă a căldurii
Numeroasele-cipuri de înaltă performanță din serverul AI generează o cantitate semnificativă de căldură în timpul funcționării. Dacă disiparea căldurii nu este în timp util, temperatura ridicată a cipului va duce la degradarea performanței și chiar la deteriorarea hardware-ului. De exemplu, atunci când lucrați într-un cluster GPU, mai multe cipuri GPU care rulează împreună pot face ca temperaturile locale să depășească 120 de grade . Prin urmare, plăcile de circuite imprimate trebuie să își asume responsabilitatea disipării eficiente a căldurii. Acest lucru necesită utilizarea materialelor cu conductivitate termică ridicată, cum ar fi substraturi din aluminiu (cu o conductivitate termică de până la 2,0 W/m · K) sau blocuri de cupru încorporate pentru a îmbunătăți capacitățile de disipare a căldurii. În același timp, prin canale rezonabile de disipare a căldurii, cum ar fi crearea găurilor de disipare a căldurii, straturi de disipare a căldurii etc., căldura este ghidată rapid către radiatorul pentru a menține funcționarea stabilă a cipului la o temperatură adecvată.
Cerințe de amenajare a circuitelor de înaltă densitate
Odată cu dezvoltarea tehnologiei AI, integrarea componentelor electronice în serverele AI continuă să crească. Plăcile cu circuite imprimate trebuie să obțină dispunerea circuitelor mai dense într-un spațiu limitat pentru a satisface cerințele de creștere a numărului de componente și a complexității funcționale. Este ca și cum ați planifica mai multe drumuri și clădiri într-un spațiu urban limitat, asigurând atât un aspect compact, cât și lipsa-interferenței între diferite linii și componente. De exemplu, modulele mici de accelerare AI folosesc adesea tehnologia HDI de 4-5 ordine, care crește foarte mult densitatea cablajului, reduce dimensiunea plăcii de circuit și asigură stabilitatea transmisiei semnalului prin micro-găuri, găuri oarbe și găuri îngropate.
Rolul cheie al PCB în serverele AI
Suport fizic și platformă de conectare electrică
pcb oferă suport fizic solid pentru diferite componente electronice din serverele AI, la fel ca fundația unei clădiri. În același timp, construiește o rețea de conexiune electrică între componente, conectând strâns componente cheie, cum ar fi CPU, GPU, memorie și stocare, pentru a le permite să lucreze împreună. Dintr-o perspectivă macro, transmisia semnalului de date, distribuția puterii și gestionarea între diferite componente din server se bazează toate pe PCB. Diferitele componente au cerințe diferite pentru transmisia semnalului, iar plăcile de circuite imprimate îndeplinesc aceste nevoi diverse prin configurarea atentă a circuitelor și căi de transmisie a semnalului, asigurând funcționarea coordonată a întregului sistem server.
Transmiterea semnalului de date și managementul puterii
În ceea ce privește transmisia semnalului de date, pcb este responsabil pentru transmiterea precisă și rapidă a semnalelor de date generate de diferite componente către componenta țintă. De exemplu, datele procesate de CPU trebuie să fie transmise la stocarea în memorie prin PCB sau la GPU pentru calcule suplimentare. În timpul acestui proces, pcb-ul trebuie să asigure integritatea și stabilitatea semnalului. În ceea ce privește gestionarea energiei, pcb este responsabil pentru distribuirea stabilă a energiei către diferite componente, asigurându-se că fiecare componentă primește tensiune și curent adecvat. În același timp, prin aranjarea rezonabilă a straturilor de putere și pământ, zgomotul de putere și interferența electromagnetică pot fi reduse, creând un mediu electric bun pentru transmiterea semnalului.
Materiale și tehnologii avansate care răspund cererii
Materiale și procese pentru-transmisii de mare viteză
Pentru a satisface cererea serverelor AI pentru transmiterea cu viteză mare-a plăcilor de circuite imprimate, industria a adoptat o serie de materiale avansate. Politetrafluoretilena și materialele de umplutură ceramice sunt alegeri ideale pentru aplicațiile cu frecvență înaltă-, datorită constantei dielectrice scăzute excelente și caracteristicilor factorului de pierdere scăzut. Cu toate acestea, costul ridicat al acestor materiale limitează aplicarea lor pe scară largă-. În acest scop, unii producători au dezvoltat substraturi hibride, cum ar fi combinarea FR-4 cu PTFE, folosind material FR{-4 cu cost redus în straturi de semnal necritice și PTFE în straturi de semnal critice, ceea ce reduce eficient costurile, asigurând în același timp performanța. În ceea ce privește tehnologia, tehnologia de foraj cu laser a fost utilizată pe scară largă. Găurirea mecanică tradițională este predispusă la producerea de bavuri atunci când se prelucrează deschideri sub 0,2 mm, ceea ce poate afecta conductivitatea și transmiterea semnalului găurilor traversante. Tehnologia de foraj cu laser CO ₂ poate realiza o prelucrare a micro-găurilor de 0,15 mm, cu o rugozitate a peretelui găurii mai mică sau egală cu 15 μm, îmbunătățind semnificativ eficiența transmisiei semnalului de înaltă frecvență. În plus, procesele avansate de gravare pot realiza o fabricație mai fină a circuitelor și pot îndeplini cerințele de cablare de înaltă densitate.
Tehnologia de disipare a căldurii și optimizarea structurală
Pentru a depăși problema disipării căldurii, pe lângă utilizarea materialelor cu conductivitate termică ridicată, producătorii continuă să inoveze în optimizarea structurii PCB. De exemplu, utilizarea tehnologiei plăcilor de cupru cu grosimea de 6 oz poate reduce rezistența termică cu 30% și poate îmbunătăți eficient disiparea căldurii. În unele plăci de circuite imprimate pentru servere AI de ultimă generație, sunt încorporate, de asemenea, plăci de căldură uniforme sau conducte de căldură, care își folosesc conductivitatea termică eficientă pentru a disipa rapid căldura generată de cip către întregul PCB și apoi folosesc dispozitive externe de disipare a căldurii, cum ar fi radiatoarele pentru a o disipa. În același timp, optimizați aspectul pcb-ului prin concentrarea-componentelor de mare putere în zone cu o bună disipare a căldurii și prin creșterea numărului și a densității orificiilor de disipare a căldurii pentru a îmbunătăți și mai mult eficiența disipării căldurii. Prin aplicarea cuprinzătoare a acestor tehnologii de disipare a căldurii, se asigură că temperatura cipului serverului AI rămâne într-un interval de siguranță în condiții de funcționare cu sarcină mare pe termen lung, asigurând o funcționare stabilă a serverului.
Revoluție tehnologică în cablarea-înaltă
Pentru a obține cablaje de-densitate mare, tehnologia HDI a devenit curentă. HDI realizează conexiuni electrice mai strânse între diferite straturi prin crearea de canale mici (microgăuri, găuri oarbe și găuri îngropate) în stratul interior al pcb-ului. La unele plăci de bază pentru servere AI care necesită spațiu extrem de mare, tehnologia HDI crește densitatea cablurilor de câteva ori mai mare decât plăcile de circuite imprimate tradiționale. În același timp, plăcile cu circuite imprimate multi-strat se dezvoltă în mod constant, oferind mai mult spațiu pentru configurarea circuitelor prin creșterea numărului de straturi, care pot găzdui mai multe componente și circuite mai complexe. De exemplu, straturile PCB ale unor servere AI au depășit 18 straturi și chiar au ajuns la 32 de straturi. În plăcile de circuite imprimate multi-strat, planificarea rezonabilă a aspectului straturilor de putere, masă și semnal reduce în mod eficient interferența electromagnetică și diafonia semnalului, îmbunătățește integritatea semnalului și îndeplinește cerințele de-performanță ridicată ale serverelor AI.