Výroba desek plošných spojů pro GPU servery

Proč si pro výrobu serverových desek plošných spojů vybrat Highleap Electronics

Společnost Highleap Electronics se specializuje na výrobu desek plošných spojů (PCB) pro servery s grafickými procesory (GPU) a hardware pro umělou inteligenci. Jsme továrna na výrobu desek plošných spojů s kompletním servisem, která se zabývá vším od prototypů až po hromadnou výrobu, se zvláštní specializací na komplexní desky potřebné pro aplikace v datových centrech. Naše zařízení vyrábí základní desky, rozšiřující karty, napájecí desky a různé propojovací systémy, které servery s grafickými procesory (GPU) potřebují k fungování. Ať už potřebujete standardní výrobu desek plošných spojů pro servery nebo specializovanou výrobu desek plošných spojů pro GPU , máme kapacity, které vám s tím pomohou.

• Možnosti vysokorychlostní výroby desek plošných spojůVyrábíme desky s podporou rychlostí PCIe Gen5 (32 GT/s) a Gen6 (64 GT/s) s regulací impedance v rozmezí ±7 %. Naše výrobní linky zvládají vše od 4vrstvých desek až po komplexní 28vrstvé konstrukce a využívají automatizovanou optickou kontrolu v několika fázích k odhalení vad v rané fázi procesu. Tato odbornost se rozšiřuje i na... PCB pro edge computing aplikace, kde jsou latence a spolehlivost kritické.
• Výroba komplexních vícevrstvých desekZákladní desky serverů s grafickými procesory obvykle potřebují 16–24 vrstev pro směrování všech potřebných signálů. My používáme HDI PCB technologie s mikrootvory o průměru až 75 μm a udržuje registraci vrstev po vrstvě v rozmezí ±50 μm. Tato přesnost je nezbytná při směrování stovek diferenciálních párů, které musí zachovat shodné délky.
• SMT montáž pro husté součástkyNaše osazovací stroje Pick-and-Place dosahují přesnosti ±30 μm pro součástky s jemnou roztečí a zvládají vše od čipových součástek 01005 až po masivní pouzdra BGA s více než 3,000 XNUMX kuličkami. Používáme dusíkové reflow pece k zajištění správné tvorby pájených spojů, což je obzvláště důležité pro velké BGA používané v sestava plošných spojů základní desky serveru.
• Objemová výrobní kapacitaRozšíříme výrobu od prototypových sérií 5–10 desek až po objemy výroby přesahující 10,000 100 kusů měsíčně. Naše vztahy v dodavatelském řetězci zajišťují dostupnost komponent i v případě nedostatku a dodržujeme standardy kvality, které udržují míru vadnosti pod XNUMX DPPM i při vysokých objemech.

Tato kombinace schopností z nás dělá spolehlivého partnera pro společnosti vyvíjející serverový hardware nové generace. Zajišťujeme výrobu a montáž desek plošných spojů pro servery s grafickými procesory (GPU) a dodáváme vysokorychlostní a spolehlivá řešení pro aplikace s umělou inteligencí a datovými centry.

Základní požadavky na design základních desek serverů s grafickými procesory

Desky plošných spojů pro servery s grafickými procesory (GPU) patří mezi nejsložitější desky, které se dnes vyrábějí. Typická deska musí podporovat 4–8 grafických procesorů (GPU), z nichž každý vyžaduje 16 linek PCIe a napájení schopné zvládnout 300–700 wattů na kartu. Tyto požadavky ovlivňují konstrukční rozhodnutí, která ovlivňují všechny aspekty výrobního procesu, zejména u specializovaných návrhů základních desek s umělou inteligencí .

• Požadavky na počet vrstev a jejich stohováníVětšina serverových desek s grafickými procesory (GPU) používá 16–24 vrstev, ačkoli některé konstrukce používají až 28 vrstev nebo více. Skladování musí vyvážit vrstvy vysokorychlostních signálů (obvykle na vnějších vrstvách), napájecí roviny (s použitím 2–4oz mědi) a zemnící reference. Každé připojení GPU může vyžadovat 4–6 směrovacích vrstev, aby se zachovala správná integrita signálu. Naše Pokyny HDI PCB pro serverové základní desky poskytnout podrobné specifikace pro tyto složité návrhy.
• Problémy s vysokohustotním směrovánímSměrování se s každou další grafickou kartou (GPU) exponenciálně ztěžuje. Jedna grafická karta vyžaduje přibližně 100 diferenciálních párů pro PCIe, správu napájení a pomocné signály. Udržování shodných délek tras v rozmezí 5 mil a zároveň zamezení přeslechů vyžaduje pečlivé plánování a často i několik iterací směrování.
• Požadavky na přesnost pro BGA a konektoryServerové komponenty používají velké desky BGA, které vyžadují přesné umístění a dokonalou rovinnost. Sloty GPU musí zvládnout karty o hmotnosti až 3 kg a zároveň zachovat elektrický kontakt po tisíce cyklů vkládání. Napájecí konektory musí unést až 600 W a zároveň zůstat v rámci teplotních limitů.

Materiály a správa vysokorychlostních signálů

Rychlosti PCIe Gen5 a Gen6 vyžadují pečlivý výběr materiálů v celé signálové cestě. Standardní materiály FR-4 jednoduše nedokážou udržet integritu signálu na těchto frekvencích, což činí výběr materiálu laminátu desek plošných spojů jedním z nejdůležitějších rozhodnutí v procesu návrhu.

• Výběr správných materiálů pro desky plošných spojůVysokorychlostní vrstvy vyžadují materiály s nízkými ztrátami, jako je Megtron 6, Megtron 7 nebo speciální laminát s nízkými ztrátami. Tyto materiály si udržují dielektrické konstanty kolem 3.3–3.5 a tangens ztrát pod 0.002 při 10 GHz. Náklady na materiál mohou u prémiových substrátů dosáhnout 500–1 000 USD na panel, takže hybridní vrstvy s vysokorychlostními materiály často používáme pouze tam, kde je to potřeba.
• Řízení integrity signálu při rychlosti 32+ GT/sU rychlostí PCIe Gen5 a Gen6 ovlivňuje kvalita signálu každý propojovací kanál, každý milimetr trasy a každý konektor. Používáme zpětné vrtání k odstranění pahýlů propojovacích kanálů, implementujeme správné rozteče pro minimalizaci přeslechů a zajišťujeme kontrolu impedance během přechodů. Simulace před rozvržením pomáhá identifikovat problémové oblasti před rozhodnutím o hardwaru.
• Testovací a validační metodyOvěřujeme vysokorychlostní výkon pomocí časové reflektometrie (TDR) pro ověření impedance a vektorových síťových analyzátorů pro měření S-parametrů až do 67 GHz. Testování očním diagramem potvrzuje, že signály si zachovávají dostatečnou rezervu i po započtení výrobních odchylek.

Řešení pro dodávku energie a tepelný management

Moderní grafické procesory (GPU) spotřebovávají obrovské množství energie – jedna grafická karta H100 dokáže odebírat 700 W a servery s 8 GPU musí dodávat přes 5 kW pouze pro GPU. Tento výkon musí být dodáván efektivně a zároveň musí být řízeno teplo generované jak převodem energie, tak samotnými GPU. Tyto výzvy jsou obzvláště naléhavé v aplikacích výroby desek plošných spojů pro vysoce výkonné výpočty.

• Konstrukce z masivní mědi pro vysoký proudNapájecí desky používají 4-10oz mědi pro zvládnutí proudů přesahujících 100 A na GPU. Implementujeme paralelní proudové cesty a pro přechody mezi vrstvami používáme rozsáhlá pole propojovacích otvorů (často více než 200 propojovacích otvorů). Analýza proudové hustoty zajišťuje, že žádná z oblastí nepřekročí 30 A na čtvereční palec, což zabraňuje nadměrnému zahřívání.
• Integrovaná tepelná řešeníVyrábíme zakázkové chladiče, chladicí desky a odpařovací komory navržené speciálně pro každou konfiguraci serveru. Tepelné průchodky pod vysoce výkonnými komponenty používají otvory o průměru 0.3 mm vyplněné tepelně vodivým epoxidem. V extrémních případech zaléváme měděné mince přímo do desky plošných spojů, abychom dosáhli tepelného odporu pod 1 °C/W.
• Práce s chladicími systémyModerní servery používají různé metody chlazení – tradiční vzduchové chlazení, přímé kapalinové chlazení nebo plně imerzní chlazení. Konstrukce desek plošných spojů musí zahrnovat montážní body pro chladicí desky, mezery pro tepelné trubice a v některých případech speciální povrchové úpravy pro kompatibilitu s imerzním chlazením.

Efektivní návrh napájení a tepelného řízení je klíčový pro zajištění spolehlivého provozu vysoce výkonných výpočetních systémů, zejména v prostředí datových center. Integrací pokročilých řešení napájení a technik tepelného řízení zabraňujeme přehřívání, minimalizujeme ztráty energie a zajišťujeme dlouhou životnost kritických komponent, čímž udržujeme optimální výkon systému i při nejvyšším zatížení.

Od prototypu k hromadné výrobě desek plošných spojů pro servery s grafickými procesory

Přechod od počátečních prototypů k plnohodnotné výrobě desek plošných spojů pro servery GPU vyžaduje pečlivé plánování a přesnost. Mnoho návrhů, které fungují v prototypové fázi, se může při hromadné výrobě potýkat s problémy. Proto je pro zajištění konzistence a kvality v každé fázi klíčová odbornost ve výrobě.

• Přehled návrhu pro výrobu (DFM)Před zahájením výroby provádíme kontroly DFM (Design for Factory Processing), abychom identifikovali potenciální problémy, jako jsou nedostatečné prstence nebo nesprávné umístění vodičů. Včasná detekce pomáhá předejít nákladným přepracováním a zajišťuje, že návrh je připraven k výrobě pro desky plošných spojů serverů s grafickými procesory (GPU).
• Proces validace prototypuNaše prototypy procházejí důkladným testováním, včetně měření průřezů otvorů, rentgenové kontroly pájených spojů BGA a impedančních kontrol kritických vodičů. Obvykle vyrábíme několik prototypů, abychom zajistili, že návrh a výrobní proces splňují vysoce výkonné standardy požadované pro desky plošných spojů serverů s grafickými procesory.
• Škálování na objemy produkceNaše výrobní procesy zajišťují konzistenci, ať už vyrábíme 10 nebo 10,000 XNUMX kusů. Pomocí statistické kontroly procesů, automatizovaných optických kontrol a testování vzorků udržujeme kvalitu a spolehlivost napříč všemi výrobními sériemi desek plošných spojů pro GPU servery.

Náš přístup zajišťuje bezproblémový přechod od prototypu k hromadné výrobě a dodává vysoce kvalitní a spolehlivé desky plošných spojů pro servery GPU pro váš serverový hardware nové generace.