HPC-Server-Leiterplattenfertigung für Unternehmen und HPC-OEMs

Highleap Electronics fertigt Leiterplatten für HPC-Server nach Kundenvorgaben oder Gerber-Dateien für OEMs von Hochleistungsrechnern, nationale Forschungseinrichtungen, universitäre Supercomputing-Zentren und führende HPC-Systemanbieter. Wir produzieren Leiterplatten nach Kundenspezifikation, darunter Hauptplatinen für Rechenknoten (mit Dual- und Quad-Socket-Prozessoren wie Xeon Max, EPYC HPC, A64FX und NVIDIA Grace/Grace Hopper), InfiniBand HDR/NDR- und Slingshot/Omni-Path-Verbindungskarten, flüssigkeitsgekühlte Trägerplatinen, Speicher- und Login-Knotenplatinen, Rack-Level-Stromversorgungs- und Managementplatinen sowie HBM-Host-Integrationsträger.

Inhaltsverzeichnis

1. Was HPC-OEMs von einem Leiterplattenhersteller benötigen (im Vergleich zu KI-Training)
2. Herstellung von Hauptplatinen für Rechenknoten – Xeon Max, EPYC HPC, ARM HPC
3. HBM-Host- und Grace-Hopper-Class-Trägerplatinenfertigung
4. InfiniBand HDR/NDR HCA- und Verbindungskartenfertigung
5. Direkte Flüssigkeitskühlung – Kühlplattenträger, CDU- und Verteilerplatinen
6. Speichersubsystem – Stromversorgung für DDR5, CXL und HBM
7. Speicherknoten, Anmeldeknoten und Cluster-Management-Boards
8. Qualität, AVL-Qualifizierung und Langzeitprogramm-Unterstützung
9. Highleap in Ihren HPC-Cluster einbinden

1. Was HPC-OEMs von einem Leiterplattenhersteller benötigen (im Vergleich zu KI-Training)

HPC-Serverprogramme und KI-Trainingsserverprogramme ähneln sich auf den ersten Blick: Beide setzen auf leistungsstarke Rechenhardware mit Hochgeschwindigkeitsverbindungen, nutzen Flüssigkeitskühlung im großen Maßstab und zielen auf eine kleine Anzahl hochkarätiger Kunden ab. Die Unterschiede zeigen sich im Zeitplan, den Qualifizierungsanforderungen und den Erwartungen an den Lebenszyklus. Unsere Fertigungskompetenz für Hochleistungsrechner-Leiterplatten umfasst sowohl KI/HPC-Konvergenzsysteme als auch traditionelle, CPU-dichte HPC-Cluster.

Unterschiede im HPC-Beschaffungszyklus

• Beschaffungszeitplan: HPC-Systemverträge haben eine Laufzeit von 2–4 Jahren von der Angebotsanfrage bis zur Systemabnahme; KI-Hardwareprogramme dauern 12–18 Monate.
• Strenge der Qualifikation: Nationale Labore und universitäre HPC-Zentren verlangen in der Regel formale Abnahmetests einschließlich Verifizierungsmustern auf Leiterplattenebene; viele KI-Hardwareprogramme akzeptieren AVL-Abläufe im Hyperscaler-Stil mit weniger Formalität.
• Kundenkonzentration: Der HPC-Markt ist stark konzentriert – vor allem durch Labore des US-Energieministeriums, große Universitäten und Unternehmen der Top 500 – und die Kundenbeziehungen reichen über Jahrzehnte. KI-Hardware hingegen ist breiter gestreut und umfasst Hyperscaler, staatliche KI-Programme und KI-Einkäufer aus der Wirtschaft bei einer Vielzahl von Anbietern.
• Lebenszyklus der Instandhaltung: HPC-Systeme sind häufig 7-10 Jahre im Einsatz; Hardware für das KI-Training wird alle 2-3 Jahre erneuert.

HPC-Engineering-Anforderungen, die sich vom KI-Training unterscheiden

• Es gibt immer noch CPU-dominante Architekturen: Während die Konvergenz von KI und HPC real ist, bleiben viele HPC-Workloads (CFD, MD, Klimamodellierung) CPU-dominant; Rechenknoten verfügen über 4-8 CPU-Sockel mit maximal DDR5-Kanalanzahl.
• Verhältnis von Speicherkapazität zu Bandbreite: Bei HPC-Workloads ist oft beides erforderlich – 4 TB+ pro Knoten mit hoher Bandbreite sind keine Seltenheit; die CXL-Erweiterung wird zunehmend wichtiger.
• Schwerpunkt der Vektorverarbeitung: AVX-512, SVE2 und ähnliche Vektor-ISAs stellen spezifische Anforderungen an Routing und Stromversorgung für dauerhafte Vektor-Workloads.
• Netzwerk-/Speicherkonvergenz: InfiniBand mit RDMA sowohl für die Verbindung als auch für die Speicherung; ein einziges Netzwerk anstelle separater Rechen- und Speichernetzwerke.
• Burst-Puffer und gestaffelter Speicher: Dedizierte Burst-Buffer-Knoten mit leistungsstarker NVMe- und DAOS/Lustre/GPFS-Unterstützung; spezialisierte Speicherträgerplatinen.

Beschaffungsseitige Anforderungen an HPC-Systeme

• Formale Antworten auf Angebotsanfragen: Detaillierte Angebote, die den technischen und kommerziellen Anforderungen des Kunden entsprechen.
• Unterstützung bei der Systemabnahme: Musterplatinen und vollständige Dokumentation für die Kundenabnahmeprüfung.
• Verpflichtung zur Aufrechterhaltung: 7-10 Jahre Garantie auf Ersatzteilverfügbarkeit mit dokumentiertem EOL-Management.
• Prüfbarkeit und Rückverfolgbarkeit: Einige nationale Labor- und verteidigungsnahe Programme erfordern eine vollständige Nachverfolgung der Lieferkette.
• Herkunftslanddokumentation: Kauf amerikanischer Produkte, Kauf europäischer Produkte und gegebenenfalls Anforderungen an die staatliche Versorgung.

2. Fertigung von Hauptplatinen für Rechenknoten – Xeon Max, EPYC HPC, ARM HPC

Die Mainboards der HPC-Rechenknoten bilden das Rückgrat jedes Clusters. Die aktuelle Plattformgeneration besteht aus HBM-basierten CPUs und Beschleuniger-CPU-Hybriden; wir fertigen Mainboards für das gesamte Spektrum.

Intel Xeon Max (Sapphire Rapids HBM) und Granite Rapids HPC-Mainboards

• Xeon Max: 64 GB HBM2e auf dem Chip sowie bis zu 8 DDR5-Kanäle pro Sockel; signifikante Leistungs- und Wärmedichte.
• Schichtanzahl: typischerweise 16-22 Lagen auf Dual-Socket-Xeon-Max-Mainboards – unsere Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten Die Produktlinie unterstützt HPC-Mainboards von 12 Schichten bis hin zu Dual-Controller-Konfigurationen mit mehr als 32 Schichten.
• Komplexität des Routings: 8 DDR5-Kanäle pro Sockel × 2 Sockel = 16 DDR5-Routing-Kanäle zusätzlich zu PCIe Gen5 und UPI-Verbindungen zwischen den Sockeln.
• UPI-Link-Routing: 4- oder 6-Link-UPI zwischen den Steckplätzen; hohe Anforderungen an die Signalintegrität ähnlich wie bei PCIe Gen5.
• Leistungsabgabe: 350-400W TDP pro Sockel; dichte VRM-Anordnung mit niederohmiger Stromverteilung.
• Material: I-Tera MT40 auf UPI- und PCIe Gen5-Schichten; FR408HR auf DDR5-Schichten; 370HR für Stromversorgungsschichten.

AMD EPYC HPC (Genoa-X, Bergamo, Turin) Mainboards

• EPYC Genoa-X: 96 Kerne mit 1 GB L3-Cache (3D V-Cache); 12 DDR5-Kanäle pro Sockel.
• EPYC Turin: nächste Generation; bis zu 192 Kerne pro Sockel.
• Schichtanzahl: Bei Dual-Socket-EPYC-HPC-Mainboards sind 18 bis 24 Lagen typisch, da dies auf die höhere Anzahl an DDR5-Kanälen zurückzuführen ist.
• Infinity Fabric-Verbindungsstücke: Dichte Hochgeschwindigkeits-Leitungsführung zwischen den Sockeln; ähnliche Anforderungen an die Leiterplatte wie bei UPI.
• Anzahl der PCIe Gen5-Lanes: 128 Lanes pro Sockel = 256 Lanes pro Dual-Socket-System; eine beachtliche Routing-Dichte bereits vor Berücksichtigung von DDR5.

Fujitsu A64FX- und ARM-HPC-Mainboards

• A64FX: 48 Kerne mit 32 GB HBM2 im Paket; ARMv8.2-A SVE; angetrieben vom Fugaku Exascale-System.
• NVIDIA Grace: 72-Kern-ARM Neoverse V2 mit 480-960 GB LPDDR5X; ausgerichtet auf HPC, KI und Datenanalyse.
• Ampere Altra Max und AmpereOne: Allzweck-ARM-Server-CPUs werden zunehmend im HPC eingesetzt.
• Anzahl der Schichten und Komplexität: Ähnlich wie bei x86 HPC-Mainboards; die mit LPDDR5X ausgestatteten Grace-Mainboards weisen aufgrund des fest verlöteten Speichers anstelle von DIMM-Steckplätzen eine einzigartige Leiterbahnführung auf.

Quad- und Eight-Sockel-Fat-Node-Mainboards

• Anwendungsfall: In-Memory-Datenbanken, große Simulationen mit gemeinsamem Speicher, spezialisierte HPC-Workloads, die sich schlecht für verteilten Speicher eignen.
• Schichtanzahl: 22–28 Lagen aufgrund der komplexen Steckverbindung.
• Gewebe zwischen den Buchsen: UPI oder Infinity Fabric skalieren schlecht ab 4 Steckplätzen; einige Designs mit vier Steckplätzen verwenden eine Ringtopologie, andere eine geschaltete Topologie.
• Speicherkapazität: Typischerweise 8-16 TB pro Knoten; beträchtlicher Platz für DIMMs auf der Platine.

3. Herstellung von HBM-Host- und Grace-Hopper-Class-Trägerplatinen

Die mit HBM ausgestattete CPU ist eine der prägenden HPC-Prozessorarchitekturen dieser Generation. Unabhängig davon, ob HBM im Gehäuse integriert ist (Xeon Max, A64FX) oder über eine Chip-zu-Chip-Verbindung angebunden ist (Grace Hopper Superchip), stellt die Host-Leiterplatte spezifische Anforderungen an Stromversorgung, Wärmemanagement und Signalübertragung, die sich von Mainboards ohne HBM unterscheiden.

Grace Hopper Superchip-Trägerfertigung

• Die Architektur: NVIDIA Grace ARM CPU + Hopper GPU über NVLink C2C (Chip-zu-Chip) verbunden; 900 GB/s kohärente NVLink-Verbindung zwischen CPU und GPU.
• Aufbau der Trägerplatine: typischerweise 18-24 Schichten.
• NVLink C2C-Routing: kurze, schnelle kohärente Verbindung zwischen den beiden Chips auf demselben Träger; strengste Anforderungen an die Signalintegrität auf der Platine.
• HBM3 (auf Hopper-Die): nicht auf der Leiterplatte verlegt, sondern durch eine umfangreiche Stromversorgung des Hopper-Die-Gehäuses unterstützt.
• LPDDR5X (Grace-attached): auf dem Träger in der Nähe des Grace-Chips verlötet; LPDDR5X-Routing bei hoher Datenrate.
• Material: Tachyon 100G oder Megtron 7 für NVLink C2C; I-Tera MT40 für PCIe Gen5 Host; FR408HR für LPDDR5X.

Stromversorgung für HBM-ausgestattete CPUs

• Strömungen: Mit HBM ausgestattete CPUs benötigen unter anhaltender Vektorlast eine TDP von 400-500 W; die Dauerströme auf den Kernleitungen betragen 500-800 A.
• VRM-Platzierung: Hochstrom-VRMs mit Point-of-Load-Platzierung unter oder neben dem CPU-Gehäuse.
• Flaches Kupfer: 2-3 oz Kupfer auf den Kernstromebenen; einige Ausführungen verwenden 4 oz auf bestimmten Hochstromschienen.
• Entkopplungskondensatordichte: Hunderte von Kondensatoren pro Steckdose, verteilt über die gesamte Stromversorgungshierarchie.
• Impedanz in der Ebene: Das Design der niederohmigen Ebene wurde in der Entwurfsphase durch eine Power-Integrity-Simulation verifiziert; die Leiterplattenfertigung muss den modellierten Schichtaufbau genau treffen.

Überlegungen zur Herstellung des HBM-Host-Gehäuses

HBM-basierte CPU-Gehäuse sind groß und schwer. Die darunterliegende Leiterplatte muss das Gehäuse mechanisch (durch die Klemmkraft der Kühlplatte oder die Sockelbefestigung), thermisch (durch Wärmeableitung von der Gehäuserückseite und den VRMs) und elektrisch (durch die Stromversorgung mit mehreren hundert Ampere über die Durchkontaktierungen unter dem Gehäuse) stützen. Werkzeugtoleranzen, mechanische Verstärkungen und die Anordnung der Durchkontaktierungen unter dem Gehäuse spielen bei der Fertigung von HBM-basierten Leiterplatten eine entscheidende Rolle, die bei herkömmlichen CPU-Mainboards nicht relevant ist.

4. Fertigung von InfiniBand HDR/NDR HCA- und Verbindungskarten

Die HPC-Verbindung beeinflusst die Systemleistung stärker als jede andere Einzelkomponente. InfiniBand dominiert den High-End-HPC-Markt mit HDR- (200 Gbit/s) und NDR-Produkten (400 Gbit/s); HPE Slingshot (ursprünglich Cray) und Intel Omni-Path sind Alternativen für bestimmte Top500-Systeme.

InfiniBand HDR HCA-Trägerplatinenfertigung

• Adapterchip: NVIDIA ConnectX-6 (HDR) oder ConnectX-7 (HDR/NDR).
• Anzahl der Ports: HDR-Karten mit einem oder zwei Anschlüssen sind typisch.
• PCIe Gen4 Host-Schnittstelle: 16 Lanes Gen4 zur Host-CPU; einige Gen5-Hosts verwenden die gleiche Karte.
• Netzwerkschnittstelle: QSFP56-Anschluss für HDR-Verkabelung.
• Schichtanzahl: 14-18 Schichten auf Dual-Port-HDR-HCAs.
• Material: I-Tera MT40 für PCIe und Netzwerk-Routing; 370HR für Stromversorgung und Masse.

InfiniBand NDR HCA-Trägerplatinenfertigung

• Adapterchip: NVIDIA ConnectX-7 NDR mit 400 Gbit/s-Fähigkeit.
• PCIe Gen5 Host-Schnittstelle: 16 Spuren Gen5; Rückbohren obligatorisch auf Host-seitigen Vias.
• Netzwerkschnittstelle: OSFP-Anschluss für NDR-Verkabelung.
• Schichtanzahl: 16-20 Lagen aufgrund höherer Routing-Dichte.
• Material: Tachyon 100G oder Megtron 7 auf kritischen NDR-Netzwerk- und Gen5-Hostsignalschichten.
• Kompensierte Starts: Präzisionsimpedanzangepasste Anschlüsse am PCIe-Randstecker und OSFP-Käfig.

HPE Slingshot und Omni-Path HCA-Fertigung

• Schleuder: 200-Gbit/s-Verbindung auf Cray/HPE EX-Klasse-Systemen (Frontier, El Capitan); Ethernet-kompatibel auf der physikalischen Schicht mit HPC-spezifischer Staukontrolle.
• Omni-Path: Intels 100-Gbit/s-Verbindung; veraltet, aber in bestimmten Clusterklassen noch im Einsatz.
• HCA-Kartenkonstruktion: ähnlich wie InfiniBand HCAs; PCIe Gen4 Host, kundenspezifische Netzwerkschnittstelle.

Fertigung von InfiniBand-Switch-Leitungskarten

• NVIDIA Quantum-2 NDR-Schalter: 64 Ports × 400G oder 32 Ports × 800G pro Switch-Chip.
• Anzahl der Switch-Leitungskartenschichten: 28-32 Schichten.
• Routingdichte: Hunderte von Differenzialpaaren vom Switch-ASIC zu OSFP-Gehäusen.
• Material: Tachyon 100G in allen Signalschichten.
• Leistungsabgabe: 800-1200 W pro Schaltchip; dichtes VRM-Design und dicke Kupferschichten auf der Stromversorgungsebene.

5. Direkte Flüssigkeitskühlung – Kühlplattenträger, CDU- und Verteilerplatinen

Moderne HPC-Systeme werden überwiegend direkt am CPU-Sockel mit Flüssigkeit gekühlt. Exascale-Systeme nationaler Labore gehen noch einen Schritt weiter und ermöglichen durch Warmwasserkühlung eine ganzjährige, kostenlose Kühlung. Das PCB-Design für flüssigkeitsgekühlte HPC-Systeme ist ausgereift, erfordert aber weiterhin sorgfältige Entwicklung und Fertigung.

Herstellung von Trägerplatten für Kühlplatten

• Mechanische Ausrichtung: Präzisionswerkzeugbohrungen zur Ausrichtung der Kühlplatte mit einer Positionstoleranz von ±0.10 mm.
• Ebenheit der Platte: ±0.15 mm Koplanarität über die gesamte CPU-Aufstandsfläche, um einen gleichmäßigen Kühlplattenkontakt zu gewährleisten.
• Beschränkungen der Bauteilhöhe: Die Bauteile unterhalb der Kühlplatte dürfen die Entlastungstiefe der Kühlplatte nicht überschreiten; enge Abstimmung des DFM-Verfahrens mit dem Kühlplattenlieferanten.
• Montageverstärkung: Leiterplattenträger oder -versteifungen unterstützen die Klemmkraft; das Leiterplattendesign berücksichtigt die Trägerschnittstelle.

Fertigung der Steuerplatine für die Kühlmittelverteilungseinheit (CDU)

• Funktion: Steuerung des Kühlmittelflusses auf Rack-Ebene, der Temperatur-Sollwerte, der Pumpensteuerung, der Leckageerkennung und der Alarme.
• Die Architektur: Typischerweise eingebetteter ARM-SBC mit industrieller I/O (4-20 mA Durchflusssensoren, RTD-Temperatureingänge, Ventiltreiber).
• Schichtanzahl: 6-8 Schichten; gemischte analoge/digitale Schichten mit entsprechender Isolation.
• Material: Hochtemperatur-FR4 (Isola 370HR) für industrielle Zuverlässigkeit.
• IPC-Klasse: Abnahmeklasse 3 für ausfallkritische Bauteile.

Herstellung von Verteiler-Sensorplatinen

• Verteilte Sensorik: Durchflussrate, Temperatur, Druck an mehreren Verteilerpunkten.
• Kleines Format: typischerweise 60 × 40 mm mit M12-Industriesteckverbindern.
• Schutzlack: AR- oder UR-Beschichtungsstandard für Feuchtigkeitsschutz.
• Bleifreies Reflow-Löten: Standard-SAC305-Verfahren, kompatibel mit allen spezifizierten Materialien.

Leckageerkennungs- und Tropfwannenplatten

• Kapazitive Leckagesensoren: verteilt unter Kühlplatten und an potenziellen Leckstellen.
• Elektronik der Tropfwanne: Überwachung der Entwässerung mit Alarmsignalisierung an das Rack-BMC.
• Zuverlässigkeit: Die Rate falsch positiver Ergebnisse ist kritisch (Fehlalarme führen zum Abschalten des Rechners); die Rate falsch negativer Ergebnisse ist ebenfalls kritisch (übersehene Lecks beschädigen Geräte).

6. Speichersubsystem – Stromversorgung für DDR5, CXL und HBM

Die Speicheranforderungen von HPC-Workloads erfordern spezifische Entscheidungen bei der Leiterplattenfertigung für das DDR5-Routing, die CXL-Speichererweiterung und die HBM-Stromversorgung auf dem Träger.

DDR5-Routing für HPC-Mainboards

• Anzahl der Kanäle: 8 Kanäle pro Sockel (Intel Xeon Max), 12 Kanäle pro Sockel (AMD Genoa-X).
• Datenrate: DDR5-4800 bis DDR5-6400 je nach Plattform; mit jeder Generation steigend.
• Impedanz: 40Ω Single-Ended ±10% Standard; ±7% erreichbar.
• Längenübereinstimmung: Intra-Byte ±2 mil; Byte-zu-Byte-Toleranz variiert je nach Geschwindigkeit.
• Materialauswahl: FR408HR für kurze Kanäle; I-Tera MT40 für längere Kanäle oder höhere Datenraten; 370HR akzeptabel für kurze Strecken mit niedriger Datenrate.
• Glasgewebe: 1080 oder 2113 Glas auf den Signalschichten für DDR5 mit hoher Datenrate.

CXL-Speichererweiterungsfertigung

• CXL 2.0-Anhang: PCIe Gen5 PHY; CXL-Speichererweiterungen werden über PCIe-Steckplätze oder spezielle CXL-Anschlüsse angeschlossen.
• Anwendungsfall für HPC: Memory Pooling zur Erweiterung des effektiven Speichers pro Knoten über die DIMM-Kapazität hinaus; besonders wertvoll für In-Memory-Analysen, Simulationen großer Gitter und KI/HPC-Konvergenz-Workloads.
• Fertigungsanforderung: Gen5-Generation-Präzision bei differentieller Paar-Impedanz und Rückbohrung.
• Backplane-Bauten: CXL-Switching führt eine neue Klasse von Backplane- und Switch-Platinen in HPC-Systemen ein.

Stromversorgung von HBM auf HBM-ausgestatteten CPU-Trägern

Obwohl HBM-Stacks bei Xeon Max-, A64FX- und Hopper-GPUs in das Gehäuse integriert sind, muss die Host-Leiterplatte einen erheblichen Strom liefern, um sowohl den Host-Die als auch die HBM-Stacks zu versorgen. Die Stromversorgungsebenen müssen Ströme bewältigen, die die üblichen Annahmen für CPU-Mainboards übersteigen. Entsprechende, dichte Durchkontaktierungsmuster unter dem Gehäuse minimieren den Spannungsabfall. Die Simulation der Stromversorgungsintegrität während der Designphase ist unerlässlich. Die Leiterplattenfertigung muss den simulierten Stackup mit einer Toleranz von ±5 % der dielektrischen Dicke erreichen, um die modellierte Leistung zu gewährleisten. Zudem ist die Impedanzkontrolle aller kritischen Gen5-Differenzialpaare während des gesamten Fertigungsprozesses erforderlich.

7. Speicherknoten, Anmeldeknoten und Cluster-Management-Boards

Ein HPC-Cluster umfasst neben den Rechenknoten viele weitere Kartentypen. Speicher-, Anmelde- und Verwaltungsinfrastrukturkarten sind zwar mengenmäßig kleiner, aber für die Systemzuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung.

Herstellung von Speicherknoten

• Lustre/GPFS-Speicherserver: Dual-Socket-Xeon- oder EPYC-Mainboards mit hochdichten NVMe- und SAS-Speicher-Backplanes.
• NVMe-Speicher-Backplanes: U.2/U.3 Hot-Swap-Backplanes mit PCIe Gen4/Gen5-Routing zu Speichercontrollern.
• DAOS-Speicherknoten: Speicher mit persistentem Speicher für HPC-Speicherebenen der nächsten Generation; spezialisierte NVMe-Backplane- und PMEM-Modulintegration.
• Burst-Pufferknoten: Hochdichte NVMe-Server dienen als E/A-Beschleunigungsschicht zwischen Rechenknoten und parallelem Dateisystem.

Fertigung von Anmeldeknoten und Verwaltungsserver

• Login-Knoten-Hauptplatinen: Allzweck-Server-Mainboards (mit einem oder zwei Sockeln), die die Benutzer-Shell und die Jobübermittlung unterstützen; nicht leistungskritisch, aber zuverlässigkeitskritisch.
• Verwaltungsserver: Cluster-Scheduler (Slurm, LSF, PBS Pro)-Hosts; Datenbankserver für Abrechnung und Überwachung.
• Standardpraktiken für Server-Leiterplatten: Material mit höchstens mittleren Verlusten; kostenoptimierte Schichtaufbauten.

Top-of-Rack- und Management-Switchboards

• 1-GbE-Management-Switches: Separates Management-Ethernet-Netzwerk, das vom Datennetzwerk isoliert ist.
• 10/25-GbE-Service-Netzwerk-Switches: für Speicherzugriffs- und Verwaltungsdatenverkehr.
• Management außerhalb des regulären Bandes: Serielle Konsolenkonzentratoren, IPMI/Redfish-Gateways.

Stromversorgung und Infrastruktur auf Rack-Ebene

• 48V-Leistungsregalplatinen: Zentrale Stromverteilung ähnlich der Architektur von KI-Trainingsracks.
• Rack-BMC-Mainboards: Rack-Level-Management von Rechenleistung, Speicher, Netzwerk und Kühlung.
• Umweltsensorplatinen: Temperatur-, Feuchtigkeits-, Vibrations- und Einbruchsüberwachung.

8. Qualität, AVL-Qualifizierung und Langzeitprogramm-Unterstützung

HPC-Programme zeichnen sich durch lange Laufzeiten und hohe Risiken aus. Sobald ein Top500-System in Betrieb ist, führen Ausfälle von Platinen direkt zu Forschungsausfallzeiten – und der Kunde benötigt möglicherweise noch 7–10 Jahre nach der ursprünglichen Anschaffung Ersatzteile.

Qualitätsanforderungen für HPC

• IPC-Klasse-3-Abnahme: Standard für Rechen- und Verbindungsplatinen in HPC-Systemen.
• Mikroschnittprobenahme: Erstmusterprüfung 100 %, Stichprobenentnahme während des Produktionsprozesses in hoher Frequenz (typischerweise 1 pro Panel bei kritischen Fertigungsprozessen).
• S-Parameter-Test: Einfügungsdämpfung und Rückflussdämpfung auf Coupon-Niveau bis 40 GHz auf Hochgeschwindigkeitsplatinen.
• Validierung durch Temperaturzyklen: Zuverlässigkeitsprüfung auf Coupon-Ebene gemäß den IPC-TM-650-Methoden.
• Dokumentation pro Lieferung: Konformitätsbescheinigungen, Werkszertifikate, elektrische Prüfungen, Impedanz, S-Parameter, AOI, Mikroschliff, Aufzeichnungen der Sichtprüfung.

AVL-Qualifizierung für HPC-OEMs

• Vorqualifizierungsaudit: Vor-Ort-Besuch durch das Qualitätssicherungsteam des Kunden; Überprüfung von Ausrüstung, Prozessen und Dokumentation.
• Erstartikelqualifikation: Musteraufbau mit 25 bis 200 Teilen und vollständiger Dokumentation.
• Prozessvalidierung: SPC-Daten zum Nachweis der Prozessfähigkeit; Kontrollpläne und FMEA-Dokumentation.
• Kundenseitige Akzeptanz: Umweltprüfung, Validierung auf Systemebene, formale Abnahme.
• AVL-Wartung: Laufende Leistungskennzahlen, regelmäßige Audits, gemeinsame Qualitätsprüfungen.

Langzeitprogramm-Unterstützung

• Ersatzteilbestand: Zugesicherte Ersatzteilproduktionskapazität für 7-10 Jahre nach der ersten Inbetriebnahme.
• Materiallebenszyklusüberwachung: Wir verfolgen die PCNs von Laminaten und Komponenten, um Risiken über den gesamten Lebenszyklus frühzeitig zu erkennen.
• Dokumentierte Austauschbarkeit: Für jedes qualifizierte Material sind dokumentierte, nahezu gleichwertige Alternativen erforderlich.
• Management am Lebensende: 18-24 Monate vor dem Produktlebenszyklusende: Gemeinsame Planung von Kunde und Lieferant für letzte Einkäufe.
• Archivaufbewahrung: Sämtliche Konstruktionsdateien, Prozessaufzeichnungen und Qualitätsdaten werden für die Dauer des Programms plus 7 Jahre aufbewahrt.

9. Highleap in Ihren HPC-Cluster einbinden

Für HPC-OEMs, Systemintegratoren und Hardwarepartner nationaler Labore, die Leiterplattenfertigungspartner evaluieren, berücksichtigt unser Kooperationsmodell die langen Zeitpläne und strengen Qualifizierungsprozesse, die für die HPC-Beschaffung charakteristisch sind:

• Technische Beratung vor der Angebotsanfrage: Auf Wunsch der technischen Teams unserer Kunden liefern wir Empfehlungen zur Materialzusammensetzung, Materialempfehlungen und Leistungsbeschreibungen zur Unterstützung der Angebotsabgabe.
• Unterstützung bei Projektanträgen: Formale Angebote mit detaillierter Preisgestaltung, Lieferzeit, Kapazitätszusage und Qualitätsdokumentation, die den Anforderungen der Kundenanfrage entsprechen.
• Prototypen- und Qualifizierungsbauten: 25-200 Stück Muster mit vollständiger Dokumentation zur Unterstützung der Kundenabnahmeprüfung.
• Produktionsveröffentlichungen: Kapazitätsreservierung abgestimmt auf den Systemauslieferungsplan; koordinierter Änderungsmanagementprozess.
• Unterstützung bei der Aufrechterhaltung des Betriebs: Ersatzteilproduktion und Entsorgungsmanagement während der gesamten Betriebsdauer des Systems.

Highleap ist nach ISO 9001 und IATF 16949 zertifiziert und bietet einen AS9100D-konformen Prozessablauf für HPC-Programme mit Dokumentationsanforderungen in Verteidigungs- und Luftfahrtqualität. Wir fertigen HPC-Server-Leiterplatten mit 8 bis über 32 Lagen, mit sequenzieller HDI-Laminierung, kontrollierter Impedanz von ±5 %, dicken Kupferschichten bis zu 4 oz und vollständiger Oberflächenveredelung. Unsere Hochgeschwindigkeits-Digitallinie nutzt Laser-Direktbelichtung mit 25 µm Auflösung und HDI-Leiterplattenfertigung für die dichte BGA-Fanout-Technologie, die für HBM-basierte CPUs und Grace-Hopper-Träger erforderlich ist. Zu unseren Kunden zählen HPC-Systemintegratoren, Hardwarepartner nationaler Forschungseinrichtungen und universitäre Supercomputing-Zentren aus verschiedenen Generationen von Top-500-Programmen.

Über unser Online-Angebotsportal können Sie Gerber-Dateien, Bohrdaten, Stackup-Spezifikationen, Zielmengen und den Programmzeitplan einreichen und erhalten innerhalb von 24 Stunden eine Antwort. Für Unterstützung bei Ausschreibungen, der Erstellung formeller Angebote oder der Planung der laufenden HPC-Programme steht Ihnen unser HPC-Team gerne zur Verfügung, um Umfang und Zeitplan zu besprechen. Weitere Informationen zu unseren Kompetenzen finden Sie auf unseren Seiten zur Server-Leiterplattenfertigung und zu starren Leiterplatten , einschließlich Lagenanzahl, Kupfergewicht und Oberflächenbeschaffenheit für HPC-Mainboard-Programme.