U trenutnoj eri naglog razvoja umjetne inteligencije, AI poslužitelji, kao temeljni nositelji inteligentnog računalstva, imaju izravan utjecaj na performanse AI aplikacija. A PCB, temeljna komponenta elektroničkih uređaja, ključna je u AI poslužiteljima.
Strogi zahtjevi performansi AI poslužitelja za tiskane ploče Zahtjevi za prijenos podataka velike brzine
AI poslužitelji odgovorni su za obradu ogromnih količina podataka i izvođenje složenih računalnih zadataka, čineći brzinu prijenosa podataka ključnim pokazateljem performansi. Uzimajući za primjer obuku modela umjetne inteligencije, veliku količinu podataka potrebno je često razmjenjivati između čipova, memorije i uređaja za pohranu u kratkom vremenskom razdoblju. U ovom trenutku, PCB treba osigurati da podatkovni signal bude stabilan i točan tijekom visoke-frekvencije i velike{3}}brzine prijenosa, izbjegavajući slabljenje i izobličenje signala. Da bi se postigao ovaj cilj, ploče s tiskanim krugovima moraju imati karakteristike niske dielektrične konstante i niskog faktora gubitka kako bi se smanjili gubici prijenosa signala. U međuvremenu, precizna kontrola impedancije je nezamjenjiva. Samo osiguravanjem usklađivanja impedancije puta prijenosa signala može se spriječiti refleksija signala i osigurati da prijenos podataka bude točan i bez grešaka.
Zahtjevi za učinkovito odvođenje topline
Brojni-čipovi visokih performansi unutar AI poslužitelja stvaraju značajnu količinu topline tijekom rada. Ako odvođenje topline nije pravovremeno, visoka temperatura čipa dovest će do degradacije performansi, pa čak i oštećenja hardvera. Na primjer, kada radite u GPU klasteru, višestruki GPU čipovi koji rade zajedno mogu uzrokovati skok lokalnih temperatura iznad 120 stupnjeva. Stoga ploče s tiskanim krugovima trebaju preuzeti odgovornost za učinkovito odvođenje topline. To zahtijeva upotrebu materijala visoke toplinske vodljivosti, kao što su aluminijske podloge (s toplinskom vodljivošću do 2,0 W/m·K), ili ugrađeni bakreni blokovi za poboljšanje mogućnosti rasipanja topline. U isto vrijeme, kroz razumne kanale za raspršivanje topline kao što su postavljanje rupa za raspršivanje topline, slojeva za raspršivanje topline itd., toplina se brzo vodi do hladnjaka kako bi se održao stabilan rad čipa na odgovarajućoj temperaturi.
Zahtjevi za raspored sklopova visoke gustoće
S razvojem AI tehnologije, integracija elektroničkih komponenti u AI poslužitelje nastavlja rasti. ploče s tiskanim krugovima moraju postići gušće rasporede krugova unutar ograničenog prostora kako bi zadovoljili zahtjeve sve većeg broja komponenti i funkcionalne složenosti. Ovo je kao da planirate više cesta i zgrada unutar ograničenog urbanog prostora, osiguravajući i kompaktan raspored i ne-smetnje između različitih linija i komponenti. Na primjer, mali AI akceleratorski moduli često koriste HDI tehnologiju 4-5 reda, koja uvelike povećava gustoću ožičenja, smanjuje veličinu tiskane ploče i osigurava stabilnost prijenosa signala kroz mikro rupe, slijepe rupe i zakopane rupe.
Ključna uloga PCB-a u AI poslužiteljima
Platforma za fizičku potporu i električno povezivanje
PCB pruža solidnu fizičku potporu za različite elektroničke komponente u AI poslužiteljima, baš kao i temelj zgrade. Istodobno, gradi električnu povezujuću mrežu između komponenti, čvrsto povezujući ključne komponente kao što su CPU, GPU, memorija i pohrana kako bi im omogućio zajednički rad. Iz makro perspektive, prijenos podatkovnog signala, distribucija energije i upravljanje između različitih komponenti unutar poslužitelja oslanjaju se na PCB. Različite komponente imaju različite zahtjeve za prijenos signala, a ploče s tiskanim krugovima zadovoljavaju te različite potrebe kroz pažljiv raspored strujnih krugova i putove prijenosa signala, osiguravajući koordiniran rad cijelog poslužiteljskog sustava.
Prijenos podatkovnog signala i upravljanje napajanjem
Što se tiče prijenosa podatkovnog signala, PCB je odgovoran za točan i brz prijenos podatkovnih signala koje generiraju različite komponente do ciljane komponente. Na primjer, podatke koje obrađuje CPU potrebno je prenijeti u memoriju za pohranu putem PCB-a ili u GPU za daljnje izračunavanje. Tijekom ovog procesa, PCB mora osigurati cjelovitost i stabilnost signala. Što se tiče upravljanja napajanjem, PCB je odgovoran za stabilnu distribuciju energije različitim komponentama, osiguravajući da svaka komponenta dobije odgovarajući napon i struju. U isto vrijeme, razumnim rasporedom slojeva napajanja i uzemljenja, šum napajanja i elektromagnetske smetnje mogu se smanjiti, stvarajući dobro električno okruženje za prijenos signala.
Napredni materijali i tehnologije koji zadovoljavaju potražnju
Materijali i procesi za-prijenos velike brzine
Kako bi se zadovoljila potražnja AI poslužitelja za-brzi prijenos ploča s tiskanim krugovima, industrija je usvojila niz naprednih materijala. Politetrafluoretilen i keramički materijali za punjenje idealni su izbori za visoko-frekventne primjene zbog svoje izvrsne karakteristike niske dielektrične konstante i niskog faktora gubitka. Međutim, visoka cijena ovih materijala ograničava njihovu široku-primjenu. U tu su svrhu neki proizvođači razvili hibridne podloge, kao što je kombiniranje FR-4 s PTFE-om, korištenje jeftinog-cijenovnog FR-4 materijala u nekritičnim signalnim slojevima i PTFE u kritičnim signalnim slojevima, što učinkovito smanjuje troškove uz osiguranje performansi. U tehnološkom smislu široko je korištena tehnologija laserskog bušenja. Tradicionalno mehaničko bušenje sklono je stvaranju neravnina pri obradi otvora ispod 0,2 mm, što može utjecati na vodljivost i prijenos signala kroz rupe. CO ₂ laserska tehnologija bušenja može postići obradu mikrorupa od 0,15 mm, s hrapavošću stijenke rupe manjom od ili jednakom 15 μm, značajno poboljšavajući učinkovitost visokofrekventnog prijenosa signala. Osim toga, napredni procesi jetkanja mogu postići finiju izradu strujnih krugova i zadovoljiti zahtjeve ožičenja velike gustoće.
Tehnologija odvođenja topline i strukturna optimizacija
Kako bi prevladali problem rasipanja topline, uz korištenje materijala visoke toplinske vodljivosti, proizvođači nastavljaju s inovacijama u optimizaciji strukture tiskanih ploča. Na primjer, korištenje tehnologije bakrene ploče debljine 6oz može smanjiti toplinski otpor za 30% i učinkovito poboljšati rasipanje topline. U neke -visoke ploče s tiskanim krugovima poslužitelja s umjetnom inteligencijom također su ugrađene uniformne toplinske ploče ili toplinske cijevi koje koriste svoju učinkovitu toplinsku vodljivost za brzo raspršivanje topline koju stvara čip na cijelu tiskanu ploču, a zatim koriste vanjske uređaje za raspršivanje topline kao što su hladnjaki da je rasprše. U isto vrijeme optimizirajte raspored PCB-a koncentriranjem visoko-komponenti snage u područjima s dobrom disipacijom topline i povećanjem broja i gustoće otvora za disipaciju topline kako biste dodatno poboljšali učinkovitost disipacije topline. Sveobuhvatnom primjenom ovih tehnologija rasipanja topline, osigurano je da temperatura čipa AI poslužitelja ostane unutar sigurnog raspona pod dugotrajnim-radom visokog opterećenja, osiguravajući stabilan rad poslužitelja.
Tehnološki napredak u ožičenju velike-gustoće
Kako bi se postigla visoka{0}}gustoća ožičenja, HDI tehnologija postala je glavna. HDI postiže čvršće električne veze između različitih slojeva stvaranjem sićušnih otvora (mikro otvora, slijepih otvora i ukopanih otvora) u unutarnjem sloju tiskane ploče. U nekim matičnim pločama poslužitelja s umjetnom inteligencijom koje zahtijevaju iznimno puno prostora, HDI tehnologija povećava gustoću ožičenja nekoliko puta veću od tradicionalnih ploča s tiskanim krugovima. U isto vrijeme, više-slojne ploče s tiskanim krugovima neprestano se razvijaju, pružajući više prostora za raspored sklopova povećanjem broja slojeva, koji mogu primiti više komponenti i složenije sklopove. Na primjer, PCB slojevi nekih AI poslužitelja premašili su 18 slojeva, pa su čak dosegli 32 sloja. U više-slojnim tiskanim pločama, razumno planiranje rasporeda slojeva napajanja, uzemljenja i signala učinkovito smanjuje elektromagnetske smetnje i preslušavanje signala, poboljšava integritet signala i ispunjava-zahtjeve visokih performansi AI poslužitelja.