PCB Pelayan AI

PCB pelayan AI berfungsi sebagai platform elektronik asas, menyambungkan dan menyokong pemproses, memori, pemecat, dan sistem pengurusan kuasa yang diperlukan untuk beban kerja pengkomputeran kecerdasan buatan. Dalam pelayan AI, reka bentuk PCB menangani penghantaran isyarat berkelajuan tinggi, ketumpatan kuasa yang tinggi, dan pengurusan haba untuk memenuhi permintaan klaster GPU / TPU dan pemprosesan data berskala besar.

Pelayan AI terutamanya melibatkan tiga kategori produk PCB utama: substrat GPU biasanya menggunakan papan lapisan tinggi yang melebihi 20 lapisan; modul pemancat AI yang padat terutamanya bergantung kepada HDI 4-5 lapisan untuk saling sambungan ketumpatan tinggi; manakala papan induk CPU tradisional membentuk struktur sokongan asas. Apabila pelayan AI menjalani peningkatan berulang, papan induk GPU secara bertahap beralih ke struktur HDI. Trend ini menempatkan HDI maju sebagai segmen yang paling pesat berkembang dalam pasaran PCB pelayan AI selama lima tahun akan datang, dengan permintaan yang sangat mendesak untuk produk lapisan keempat dan yang lebih tinggi.

Dalam pelayan, PCB terutamanya digunakan dalam komponen seperti papan pemecat, papan induk, backplanes bekalan kuasa, backplanes cakera keras, kad antara muka rangkaian, dan kad riser. Ciri-ciri teras mereka manifest sebagai bilangan lapisan yang tinggi, nisbah aspek yang tinggi, ketumpatan yang tinggi, dan kadar penghantaran yang tinggi. Sebagai platform pelayan menjalani pengulangan dan peningkatan berterusan, bilangan lapisan PCB terus meningkat, mengenakan permintaan yang lebih tinggi terhadap bahan, reka bentuk, dan proses pembuatan.

Tiga hubungan bekalan mengawal PCB pelayan AI:

Perhimpunan papan GPU direka sepenuhnya oleh pengeluar GPU, yang akibatnya menentukan susunan bekalan PCB.

Perhimpunan papan CPU mematuhi hubungan rantaian bekalan pengeluar pelayan yang ditubuhkan. Papan pembawa CPU ditentukan oleh pereka CPU, manakala templat CPU dan papan kad pengembangan untuk sistem lengkap ditentukan oleh pelanggan akhir. Untuk kebanyakan PCB yang dilengkapi cip lain, pelanggan membentangkan keperluan reka bentuk kepada pengeluar komponen berfungsi, yang kemudian secara bebas menentukan perolehan PCB.

• Aksesori: Aksesori biasanya dibeli secara langsung oleh pelanggan dari pengeluar modul yang ditubuhkan. Dalam sesetengah senario, pelanggan mungkin mencadangkan keperluan reka bentuk khusus kepada pembekal modul aksesori, walaupun ini tidak menjejaskan autonomi pembekal modul dalam keputusan perolehan PCB.

Dalam peningkatan bekalan kuasa pelayan AI, PCB menjalani peningkatan dalam bahan, proses, dan aspek lain. Sebagai pembawa untuk komponen elektronik, PCB dalam bekalan kuasa pelayan digunakan dalam modul seperti suis kuasa, penapis kuasa, pengawal selia voltan, dan tenggelam haba. Berbanding dengan pelayan tujuan umum, PCB dalam bekalan kuasa pelayan AI mempunyai peningkatan dalam bahan, teknik pembuatan, dan teknologi.

1) Ketebalan tembaga yang meningkat untuk menampung arus yang lebih tinggi: saling sambungan PCB bergantung kepada jejak tembaga tulen pada substrat. Kerajaan tembaga yang lebih tebal membolehkan kapasiti membawa arus yang lebih tinggi. Kerajang tembaga menyumbang kira-kira 9% bahan mentah hilir PCB, manakala bahan laminat yang dilapisi tembaga membentuk lebih daripada 30%. Kerajang tembaga juga merupakan bahan mentah utama untuk laminat yang dilapisi tembaga, mewakili kira-kira 40% daripada kos mereka. Meningkatkan ketebalan tembaga secara serentak mengenakan tuntutan yang lebih tinggi kepada proses seperti laminating prepreg antara lapisan, penggerudian, dan electroplating, meningkatkan nilai produk PCB dengan ketara.

2) Membinamkan modul kuasa untuk meningkatkan ketumpatan kuasa: Teknologi modul kuasa tertanam PCB memegang potensi prestasi yang besar. Berbanding dengan kaedah pembungkusan tradisional, modul kuasa tertanam PCB boleh meningkatkan kapasiti membawa arus setiap semikonduktor kira-kira 40%, atau mengurangkan penggunaan semikonduktor sebanyak satu pertiga untuk output arus yang setara. Di bawah keadaan output kuasa yang sama, kos bahan modul kuasa dijangka berkurang sebanyak 20%. Kerugian suis keseluruhan inverter dikurangkan kepada satu pertiga daripada produk inverter konvensional. Akibatnya, peningkatan kerugian suis yang disebabkan oleh frekuensi suis yang lebih tinggi dikurangkan dua pertiga berbanding dengan inverter tradisional.

3) Pengurusan haba menggunakan bahan-bahan dengan pengendalian haba yang unggul: pengendalian haba yang lebih tinggi dalam bahan substrat PCB meningkatkan penyebaran haba. Secara umumnya, resin menunjukkan kekonduktiviti haba yang buruk, manakala jejak kerangka tembaga dan vias bertindak sebagai konduktor haba yang sangat baik. Akibatnya, strategi pengurusan haba utama termasuk meningkatkan kadar sisa tembaga, meningkatkan bilangan vias haba dan meningkatkan ketebalan tembaga di dalamnya, dan menanamkan blok tembaga atau plat seramik. Pada masa yang sama, reka bentuk halaman rasional menghalang kepekatan hotspot pada PCB.

Halatan utama yang dihadapi oleh PCB pelayan AI:

Cabaran dalam Integriti Isyarat Kelajuan Tinggi: Pelayan AI memerlukan keupayaan sambungan kelajuan tinggi (seperti antara muka PCIe 5.0/6.0, CXL, HBM, dan lain-lain). Semasa penghantaran isyarat perbezaan berkelajuan tinggi pada PCB, isu-isu seperti crosstalk, refleksi, kelewatan, dan kerugian dengan mudah muncul. Selain itu, kerana bilangan lapisan PCB meningkat dan ketumpatan penghalaman meningkat, mengekalkan integriti isyarat dan memastikan kelewatan rendah menjadi lebih mencabar secara bertahap.

Kos Bahan dan Pengilangan Exorbitant: PCB pelayan AI biasanya memerlukan substrat berprestasi tinggi, seperti bahan berkelajuan tinggi dengan konstan dielektrik rendah (Dk) dan faktor kerugian rendah (Df), atau bahan hibrid. Mereka juga menuntut bilangan lapisan yang sangat tinggi (20 lapisan dan di atas) dan menggunakan HDI ketepatan dan buta / dikebumikan melalui proses. Ini bukan sahaja meningkatkan kos pembuatan tetapi juga menjadikan kadar hasil sukar untuk dijamin, dengan itu mengehadkan keberkesanan kos semasa penyebaran berskala besar.

Peluang Pembangunan Industri:

Peluang yang didorong oleh permintaan sambungan berkelajuan tinggi: Untuk mencapai pengkomputeran berkelajuan tinggi dan penghantaran data lebar jalur besar, pelayan AI mengenakan keperluan yang lebih tinggi pada PCB. Ini termasuk reka bentuk pelbagai lapisan, integriti isyarat kelajuan tinggi yang unggul, dan penggunaan bahan kerugian rendah seperti frekuensi tinggi, substrat kelajuan tinggi yang menampilkan konstan dielektrik ultra rendah (Dk) dan faktor kerugian rendah (Df). Ini membentangkan peluang pertumbuhan untuk PCB canggih seperti HDI, Pakej Seperti Substrat (SLP), proses separuh aditif yang diubah suai (mSAP), dan PCB saling sambungan lapisan sewenang-wenang.

Walaupun menghadapi integriti isyarat dan cabaran kos, pembangunan PCB pelayan AI didorong oleh permintaan sambungan berkelajuan tinggi dan peningkatan teknologi bekalan kuasa. Ini mempercepatkan penembusan produk canggih, dengan prospek untuk mengembangkan bahagian pasaran dengan mengimbangkan prestasi dan kos pada masa depan.