V súčasnej dobe rozmachu vývoja umelej inteligencie majú servery AI, ako hlavný nosič inteligentnej výpočtovej techniky, priamy vplyv na výkon aplikácií AI. A PCB, základný komponent elektronických zariadení, je rozhodujúci v serveroch AI.
Prísne požiadavky na výkon serverov AI pre dosky s plošnými spojmi Požiadavky na vysokorýchlostný prenos údajov
Servery AI sú zodpovedné za spracovanie obrovského množstva údajov a vykonávanie zložitých výpočtových úloh, vďaka čomu je rýchlosť prenosu údajov kľúčovým ukazovateľom výkonu. Ak vezmeme ako príklad tréning modelu AI, medzi čipmi, pamäťou a úložnými zariadeniami je potrebné v krátkom čase často vymieňať veľké množstvo údajov. V tomto bode musí PCB zabezpečiť, aby bol dátový signál stabilný a presný počas vysoko-frekvenčného a{3}}rýchlostného prenosu, aby sa zabránilo zoslabeniu a skresleniu signálu. Na dosiahnutie tohto cieľa musia mať dosky plošných spojov nízku dielektrickú konštantu a nízky stratový faktor, aby sa znížili straty pri prenose signálu. Medzitým je nevyhnutné presné ovládanie impedancie. Len zabezpečením impedančného prispôsobenia prenosovej cesty signálu možno zabrániť odrazu signálu a zabezpečiť, aby bol prenos údajov presný a bezchybný.
Požiadavky na efektívny odvod tepla
Početné{0}}výkonné čipy v serveri AI generujú počas prevádzky značné množstvo tepla. Ak odvádzanie tepla nie je včasné, vysoká teplota čipu povedie k zníženiu výkonu a dokonca k poškodeniu hardvéru. Napríklad, keď pracujete v klastri GPU, viaceré čipy GPU bežiace spolu môžu spôsobiť zvýšenie miestnej teploty nad 120 stupňov. Preto dosky plošných spojov musia niesť zodpovednosť za účinný odvod tepla. Vyžaduje si to použitie materiálov s vysokou tepelnou vodivosťou, ako sú hliníkové substráty (s tepelnou vodivosťou do 2,0 W/m · K) alebo vložené medené bloky na zlepšenie schopností odvádzania tepla. Súčasne je teplo pomocou primeraných kanálov na odvádzanie tepla, ako je nastavenie otvorov na odvádzanie tepla, vrstiev na odvádzanie tepla atď., rýchlo vedené do chladiča, aby sa udržala stabilná prevádzka čipu pri vhodnej teplote.
Požiadavky na usporiadanie obvodov s vysokou hustotou
S rozvojom technológie AI sa integrácia elektronických komponentov do serverov AI neustále zvyšuje. dosky s plošnými spojmi musia dosiahnuť hustejšie usporiadanie obvodov v obmedzenom priestore, aby splnili požiadavky na rastúci počet komponentov a funkčnú zložitosť. Je to ako plánovanie viacerých ciest a budov v rámci obmedzeného mestského priestoru, čím sa zabezpečí kompaktné rozloženie a -neinterferencia medzi rôznymi líniami a komponentmi. Napríklad malé moduly urýchľovača AI často používajú technológiu HDI 4-5 rádov, ktorá výrazne zvyšuje hustotu zapojenia, zmenšuje veľkosť dosky plošných spojov a zabezpečuje stabilitu prenosu signálu cez mikrootvory, slepé otvory a zakopané otvory.
Kľúčová úloha PCB v serveroch AI
Fyzická podpora a platforma elektrického pripojenia
pcb poskytuje solídnu fyzickú podporu pre rôzne elektronické komponenty v serveroch AI, rovnako ako základ budovy. Zároveň buduje elektrickú prepojovaciu sieť medzi komponentmi, ktoré pevne spájajú kľúčové komponenty ako CPU, GPU, pamäť a úložisko, aby mohli spolupracovať. Z makro pohľadu sa prenos dátového signálu, distribúcia energie a správa medzi rôznymi komponentmi v rámci servera spoliehajú na PCB. Rôzne komponenty majú rôzne požiadavky na prenos signálu a dosky plošných spojov spĺňajú tieto rôznorodé potreby prostredníctvom starostlivého usporiadania obvodov a ciest prenosu signálu, čím sa zabezpečuje koordinovaná prevádzka celého serverového systému.
Prenos dátového signálu a správa napájania
Pokiaľ ide o prenos dátového signálu, PCB je zodpovedná za presný a rýchly prenos dátových signálov generovaných rôznymi komponentmi do cieľového komponentu. Napríklad údaje spracované procesorom je potrebné preniesť do pamäte cez PCB alebo do GPU na ďalší výpočet. Počas tohto procesu musí doska plošných spojov zabezpečiť integritu a stabilitu signálu. Pokiaľ ide o správu napájania, doska je zodpovedná za stabilnú distribúciu energie do rôznych komponentov, čím sa zabezpečí, že každý komponent dostane vhodné napätie a prúd. Primeraným usporiadaním napájacej a uzemňovacej vrstvy je zároveň možné znížiť výkonový šum a elektromagnetické rušenie, čím sa vytvorí dobré elektrické prostredie na prenos signálu.
Pokročilé materiály a technológie, ktoré uspokoja dopyt
Materiály a procesy pre-vysokorýchlostný prenos
Na uspokojenie dopytu serverov AI po vysoko{0}}rýchlostnom prenose dosiek s plošnými spojmi prijalo odvetvie rad pokročilých materiálov. Polytetrafluóretylénové a keramické výplňové materiály sú ideálnou voľbou pre vysoko-frekvenčné aplikácie vďaka ich vynikajúcej nízkej dielektrickej konštante a nízkemu stratovému faktoru. Vysoká cena týchto materiálov však obmedzuje ich rozsiahle-použitie. Niektorí výrobcovia na tento účel vyvinuli hybridné substráty, ako napríklad kombináciu FR-4 s PTFE, pričom používajú lacný-nákladový materiál FR-4 v nekritických signálových vrstvách a PTFE v kritických signálových vrstvách, čo efektívne znižuje náklady a zároveň zabezpečuje výkon. Z hľadiska technológie sa široko používa technológia laserového vŕtania. Tradičné mechanické vŕtanie je náchylné na vytváranie otrepov pri spracovaní otvorov pod 0,2 mm, čo môže ovplyvniť vodivosť a prenos signálu cez otvory. Technológia vŕtania laserom CO ₂ môže dosiahnuť spracovanie mikrootvorov 0,15 mm s drsnosťou steny otvoru menšou alebo rovnou 15 μm, čo výrazne zlepšuje účinnosť prenosu vysokofrekvenčného signálu. Okrem toho môžu pokročilé leptacie procesy dosiahnuť jemnejšiu výrobu obvodov a splniť požiadavky na zapojenie s vysokou hustotou.
Technológia rozptylu tepla a štrukturálna optimalizácia
Aby sa prekonal problém rozptylu tepla, výrobcovia okrem použitia materiálov s vysokou tepelnou vodivosťou pokračujú v inováciách v optimalizácii štruktúry dosiek plošných spojov. Napríklad použitie technológie medenej dosky s hrúbkou 6 oz môže znížiť tepelný odpor o 30 % a účinne zlepšiť odvod tepla. V niektorých špičkových-doskách s plošnými spojmi serverov s umelou inteligenciou sú tiež zabudované rovnomerné tepelné platne alebo tepelné trubice, ktoré využívajú svoju efektívnu tepelnú vodivosť na rýchle rozptýlenie tepla generovaného čipom do celej dosky plošných spojov a na jeho rozptýlenie potom používajú externé zariadenia na odvádzanie tepla, ako sú chladiče. Zároveň optimalizujte rozloženie dosky plošných spojov sústredením vysokovýkonných komponentov do oblastí s dobrým odvodom tepla a zvýšením počtu a hustoty otvorov na odvod tepla, aby ste ešte viac zlepšili účinnosť odvodu tepla. Vďaka komplexnej aplikácii týchto technológií odvádzania tepla je zaistené, že teplota čipu servera AI zostane v bezpečnom rozsahu pri dlhodobom-vysokom zaťažení, čím sa zabezpečí stabilná prevádzka servera.
Technologický prelom v oblasti-vysokohustotných káblov
Na dosiahnutie vysokej{0}}hustoty kabeláže sa technológia HDI stala hlavným prúdom. HDI dosahuje užšie elektrické spojenia medzi rôznymi vrstvami vytvorením malých priechodov (mikrootvory, slepé otvory a zakopané otvory) vo vnútornej vrstve dosky plošných spojov. V niektorých základných doskách serverov AI, ktoré vyžadujú extrémne veľký priestor, technológia HDI zvyšuje hustotu zapojenia niekoľkonásobne viac ako tradičné dosky s plošnými spojmi. Súčasne sa neustále vyvíjajú viacvrstvové dosky plošných spojov, ktoré poskytujú väčší priestor na usporiadanie obvodov zvýšením počtu vrstiev, ktoré môžu obsahovať viac komponentov a zložitejšie obvody. Napríklad vrstvy PCB niektorých serverov AI prekročili 18 vrstiev a dokonca dosiahli 32 vrstiev. Vo viacvrstvových doskách plošných spojov rozumné plánovanie rozloženia napájacích, uzemňovacích a signálových vrstiev účinne znižuje elektromagnetické rušenie a presluchy signálu, zlepšuje integritu signálu a spĺňa vysoké{10}}výkonnostné požiadavky serverov AI.