Υλικά PCB διακομιστή AI: Οδηγός για ελασματοποιημένα φύλλα χαμηλής απώλειας, στοίβαξη, θερμική επεξεργασία και PCBA

Επιλέγοντας την Υλικά PCB διακομιστή AI Δεν είναι το ίδιο με την επιλογή ενός κανονικού laminate FR-4. Το υλικό διακομιστή AI συνδυάζει κανάλια SerDes υψηλής ταχύτητας, παροχή ισχύος GPU ή επιταχυντή, υψηλό αριθμό στρώσεων, πυκνή δρομολόγηση BGA, βαριά επίπεδα χαλκού, αυστηρό έλεγχο σύνθετης αντίστασης και μακροπρόθεσμη θερμική αξιοπιστία σε ένα σύστημα πλακέτας. Εάν επιλεγεί λάθος υλικό PCB, το πρόβλημα μπορεί να εμφανιστεί ως απώλεια εισαγωγής, διαγράμματα κλειστού ματιού, ασταθής σύνθετη αντίσταση, υπερβολική αύξηση θερμοκρασίας, λόγω κόπωσης, κινδύνου CAF, στρέβλωσης, ελαττωμάτων συναρμολόγησης ή καθυστερημένης παραγωγής επειδή το απαιτούμενο laminate δεν είναι διαθέσιμο.

Αυτός ο οδηγός απευθύνεται σε μηχανικούς, νεοσύστατες εταιρείες υλικού, ομάδες προμηθειών και διαχειριστές προϊόντων που αναζητούν πρακτικές απαντήσεις σε ερωτήματα όπως: Τι υλικό PCB πρέπει να χρησιμοποιήσω για μια πλακέτα διακομιστή AI; Είναι αρκετό το FR-4; Πότε χρειάζομαι Megtron, Tachyon, Astra, Rogers ή άλλο laminate χαμηλών απωλειών; Πώς επηρεάζουν τα Dk, Df, η τραχύτητα του χαλκού και η ύφανση γυαλιού τα κανάλια 112G ή 224G; Τι πρέπει να ρωτήσω έναν κατασκευαστή PCB πριν παγώσω τη στοίβα;

Η Highleap Electronics είναι ένα εργοστάσιο κατασκευής και συναρμολόγησης PCB. Για έργα διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης, GPU, επιταχυντή, δικτύωσης και υπολογιστών υψηλής απόδοσης, η σωστή προσέγγιση δεν είναι να επιλέγεται ένα όνομα υλικού μεμονωμένα. Το υλικό πρέπει να ελέγχεται μαζί με την ταχύτητα σήματος, το μήκος καναλιού, τον αριθμό στρώσεων, τη δομή σύνθετης αντίστασης, το βάρος του χαλκού, τη δομή via, τη διαδικασία πλαστικοποίησης, το προφίλ συγκόλλησης και τις απαιτήσεις συσκευασίας εξαρτημάτων.

Τι πρέπει να λύσουν τα υλικά PCB διακομιστή AI

Οι διακομιστές τεχνητής νοημοσύνης ασκούν ασυνήθιστη πίεση στα υλικά των PCB, επειδή η πλακέτα δεν είναι μόνο ένας μηχανικός φορέας για τα εξαρτήματα. Είναι μέρος του ηλεκτρικού καναλιού, του δικτύου παροχής ισχύος, της διαδρομής θερμότητας και της δομής αξιοπιστίας. Το υλικό επηρεάζει άμεσα την απώλεια σήματος, τη σταθερότητα της σύνθετης αντίστασης, την ασυμμετρία χρονισμού, τη θερμική διαστολή, την ανθεκτικότητα της συγκόλλησης και την τελική απόδοση παραγωγής.

Μια συμβατική βιομηχανική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) μπορεί να επιλεγεί κυρίως με βάση την Tg, το βάρος του χαλκού, το πάχος της πλακέτας και το κόστος. Μια πλακέτα διακομιστή τεχνητής νοημοσύνης (AI) χρειάζεται πολύ πιο εμπεριστατωμένη εξέταση. Το υλικό πρέπει να υποστηρίζει ψηφιακή επικοινωνία υψηλής ταχύτητας μεταξύ GPU, CPU, συσκευών μνήμης, επαναχρονιστών, διακοπτών, καρτών δικτύου (NIC), backplanes, ελεγκτών αποθήκευσης και μονάδων ισχύος. Η πλακέτα μπορεί να περιέχει δεκάδες επίπεδα, πολλαπλούς κύκλους πλαστικοποίησης, τυφλές και θαμμένες οπές διέλευσης (via), οπίσθια διάτρηση, πολύ πυκνή δρομολόγηση διαφυγής BGA και μεγάλες διαδρομές ρεύματος.

Το πιο σημαντικό σημείο είναι ότι το «καλύτερο» υλικό PCB διακομιστή AI εξαρτάται από τη λειτουργία της πλακέτας. Μια βάση GPU, μια κάρτα επιταχυντή, μια πλακέτα διακόπτη, ένα backplane, ένας ελεγκτής αποθήκευσης και μια πλακέτα διανομής ισχύος δεν χρειάζονται πάντα το ίδιο laminate. Η χρήση υλικού εξαιρετικά χαμηλών απωλειών παντού μπορεί να αυξήσει άσκοπα το κόστος. Η χρήση τυπικού FR-4 σε κρίσιμα στρώματα υψηλής ταχύτητας μπορεί να προκαλέσει ηλεκτρική βλάβη. Ένα καλό σχέδιο υλικών διαχωρίζει τα κρίσιμα στρώματα από τα μη κρίσιμα στρώματα και δημιουργεί μια στοίβα που ικανοποιεί τόσο τις απαιτήσεις μηχανικής όσο και τις απαιτήσεις παραγωγής.

Απαιτήσεις υλικών για διαφορετικές πλακέτες διακομιστή AI

Ένας διακομιστής τεχνητής νοημοσύνης περιέχει διάφορους τύπους πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Κάθε πλακέτα έχει διαφορετική ισορροπία ακεραιότητας σήματος, παροχής ισχύος, θερμικού φορτίου και ευαισθησίας κόστους. Πριν επιλέξετε ένα laminate, προσδιορίστε τον τύπο πλακέτας και τις διεπαφές που φέρει.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια αναζήτηση για "υλικά PCB διακομιστή AI" δεν μπορεί να απαντηθεί με ένα μόνο όνομα υλικού. Η σωστή απάντηση ξεκινά με τον χάρτη σήματος. Ποια επίπεδα φέρουν διαφορικά ζεύγη 112G ή 224G; Ποια ίχνη είναι αρκετά κοντά για να ανεχθούν ένα υλικό χαμηλότερου κόστους; Ποια επίπεδα είναι κυρίως ελέγχου ισχύος ή χαμηλής ταχύτητας; Ποια τμήματα απαιτούν υψηλό βάρος χαλκού; Ποια BGA απαιτούν HDI; Ένας κατασκευαστής PCB θα πρέπει να εξετάσει αυτά τα ερωτήματα πριν συστήσει μια στοίβαξη.

Πώς να επιλέξετε ελασματοποιημένα φύλλα χαμηλής απώλειας για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστή AI

Οι πιο δημοφιλείς ιδιότητες υλικού για πλακέτες διακομιστών AI είναι Dk και DfΗ Dk, ή διηλεκτρική σταθερά, επηρεάζει την σύνθετη αντίσταση και την καθυστέρηση διάδοσης. Η Df, ή ο συντελεστής διασποράς, επηρεάζει την διηλεκτρική απώλεια. Σε υψηλές συχνότητες, μια μικρή διαφορά στην Df μπορεί να μετατραπεί σε μεγάλη διαφορά στην απώλεια καναλιού, ειδικά όταν το μήκος του ίχνους είναι μεγάλο ή όταν το κανάλι περιλαμβάνει συνδέσμους, οπές, πακέτα και επαναχρονιστές.

Για υλικό διακομιστή τεχνητής νοημοσύνης, η επιλογή laminate θα πρέπει να βασίζεται στον συνολικό προϋπολογισμό καναλιού, όχι μόνο σε μια τιμή φύλλου δεδομένων. Ένα υλικό με χαμηλότερο Df γενικά δίνει καλύτερη απόδοση απώλειας, αλλά το τελικό αποτέλεσμα της πλακέτας εξαρτάται επίσης από την τραχύτητα του χαλκού, το πάχος του διηλεκτρικού, την ύφανση γυαλιού, τη γεωμετρία του ίχνους, τις μεταβάσεις διέλευσης, την αντίστροφη διάτρηση, την ποιότητα του συνδέσμου και την ανοχή κατασκευής.

Οι συνήθεις οικογένειες υλικών PCB υψηλής ταχύτητας που χρησιμοποιούνται σε έργα διακομιστών, δικτύωσης και HPC περιλαμβάνουν τη σειρά Panasonic MEGTRON, τις σειρές Isola Tachyon και I-Tera, το Isola Astra MT77, τα υλικά υψηλής συχνότητας Rogers, τα υλικά AGC και άλλα κατάλληλα συστήματα CCL χαμηλών απωλειών. Ωστόσο, τα ονόματα των υλικών δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως αυτόματες αντικαταστάσεις μεταξύ τους. Ακόμα και όταν δύο υλικά έχουν παρόμοιες τιμές Df, ενδέχεται να διαφέρουν ως προς το Dk, την επιλογή φύλλου χαλκού, τη ροή ρητίνης, τη διαθεσιμότητα πάχους, τον συντελεστή θερμικής τριβής (CTE), τη συμπεριφορά πλαστικοποίησης, την αντοχή αποφλοίωσης και τη μακροπρόθεσμη προμήθεια.

Φύλλο χαλκού, ύφασμα γυαλιού, σύστημα ρητίνης και σχεδιασμός στοίβαξης

Για τα υλικά PCB διακομιστών AI, το laminate είναι μόνο ένα μέρος της εξίσωσης απόδοσης. Το φύλλο χαλκού, το υαλόπανο και το σύστημα ρητίνης είναι εξίσου σημαντικά. Πολλές αστοχίες ακεραιότητας σήματος συμβαίνουν επειδή η ομάδα σχεδιασμού ελέγχει την Dk και την Df, αλλά αγνοεί την τραχύτητα του αγωγού, την ασυμμετρία της ύφανσης γυαλιού ή την υβριδική συμπεριφορά στοίβαξης.

1. Φύλλο χαλκού: γιατί έχει σημασία το HVLP

Σε συχνότητες πολλαπλών GHz, το ρεύμα σήματος ρέει κοντά στην επιφάνεια του αγωγού. Ο τραχύς χαλκός αυξάνει την ενεργό διαδρομή ρεύματος και αυξάνει τις απώλειες αγωγού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης υψηλής ταχύτητας απαιτούν συχνά επιλογές χαλκού πολύ χαμηλού προφίλ, χαλκού VLP, χαλκού HVLP ή ισοδύναμων επιλογών λείου χαλκού. Για μεγάλα κανάλια 112G ή 224G, η τραχύτητα του χαλκού μπορεί να συμβάλει σημαντικά στην απώλεια εισαγωγής.

Κατά την αξιολόγηση του φύλλου χαλκού, ελέγξτε:

• Είτε το υλικό χρησιμοποιεί τυπικό χαλκό, RTF, VLP, HVLP ή χαλκό HVLP3.
• Η τιμή τραχύτητας που χρησιμοποιείται στο μοντέλο ακεραιότητας σήματος.
• Εάν η επιλογή φύλλου χαλκού είναι διαθέσιμη για το απαιτούμενο πάχος του ελάσματος και βάρος του χαλκού.
• Εάν το επιλεγμένο φύλλο διατηρεί επαρκή αντοχή αποφλοίωσης μετά την κατασκευή και τη συναρμολόγηση.
• Εάν ο κατασκευαστής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος μπορεί να ελέγξει τη χάραξη για τις απαιτούμενες λεπτές γραμμές και την ανοχή σύνθετης αντίστασης.

2. Υαλόπανο: σταθερότητα λοξότητας και σύνθετης αντίστασης

Η ύφανση από γυαλί δημιουργεί τοπική διηλεκτρική διακύμανση επειδή το σήμα μπορεί να περάσει πάνω από δέσμες γυαλιού και περιοχές πλούσιες σε ρητίνη. Σε χαμηλότερες ταχύτητες αυτό μπορεί να είναι αποδεκτό. Σε ρυθμούς δεδομένων διακομιστή τεχνητής νοημοσύνης, ειδικά σε μεγαλύτερα διαφορικά ζεύγη, η ασυμμετρία της ύφανσης από γυαλί μπορεί να μειώσει το περιθώριο χρονισμού και το άνοιγμα των ματιών.

Τα stack-up διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης χρησιμοποιούν συχνά στυλ spread glass, low-Dk ή τετράγωνης ύφανσης γυαλιού για να δημιουργήσουν ένα πιο ομοιόμορφο διηλεκτρικό περιβάλλον. Η δρομολόγηση διαφορικών ζευγών υπό μικρή γωνία, η χρήση κατάλληλων στυλ prepreg και η διατήρηση της συνεπούς γεωμετρίας των ζευγών μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη μείωση της ασυμμετρίας. Αυτές οι επιλογές θα πρέπει να συζητούνται κατά τον σχεδιασμό της στοίβας και όχι μετά την ολοκλήρωση της διάταξης του PCB.

3. Σύστημα ρητίνης: θερμική και επεξεργαστική συμπεριφορά

Το σύστημα ρητίνης επηρεάζει τα Df, Tg, Td, την απορρόφηση υγρασίας, την αντίσταση CAF, τη ροή ρητίνης και την ποιότητα της πλαστικοποίησης. Για τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστών με τεχνητή νοημοσύνη, η ρητίνη πρέπει να αντέχει σε πολλαπλές θερμικές εκθέσεις: πλαστικοποίηση PCB, σκλήρυνση με μάσκα συγκόλλησης, επεξεργασία φινιρίσματος επιφάνειας, συγκόλληση με επαναφορά ροής και μακροχρόνια λειτουργία σε περιβάλλον διακομιστή υψηλής θερμοκρασίας.

Σημαντικά ερωτήματα σχετικά με τη ρητίνη περιλαμβάνουν:

• Είναι το υλικό συμβατό με πολλαπλούς κύκλους πλαστικοποίησης;
• Έχει το υλικό κατάλληλη θερμοκρασία Tg και αποσύνθεσης για το προφίλ συναρμολόγησης;
• Έχει χαμηλή απορρόφηση υγρασίας για να μειώσει τον κίνδυνο επαναρρόφησης και αξιοπιστίας;
• Είναι ανθεκτικό στο CAF για πυκνές κατασκευές υψηλής τάσης ή δομές με λεπτή απόσταση;
• Μπορεί το prepreg να παρέχει επαρκή ροή ρητίνης γύρω από βαρύ χαλκό και σύνθετα εσωτερικά στρώματα;

4. Υβριδικά stack-up: απόδοση χωρίς περιττό κόστος

Πολλές πλακέτες διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης χρησιμοποιούν υβριδικά stack-ups. Τα κρίσιμα επίπεδα υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν υλικά χαμηλής ή εξαιρετικά χαμηλής απώλειας, ενώ τα επίπεδα χαμηλότερης ταχύτητας ή ισχύος/ελέγχου χρησιμοποιούν πιο οικονομικά υλικά υψηλής Tg ή χαμηλής απώλειας κατηγορίας FR-4. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να μειώσει το κόστος, αλλά πρέπει να σχεδιαστεί προσεκτικά.

Η υβριδική κατασκευή δημιουργεί πρόσθετα ερωτήματα σχετικά με την κατασκευή:

• Έχουν τα υλικά συμβατές τιμές CTE;
• Θα λειτουργήσει ο κύκλος πρέσας για όλους τους πυρήνες και τα προεμποτίσματα στη στοίβα;
• Θα είναι επαρκής η ροή ρητίνης γύρω από στρώματα βαριάς περιεκτικότητας σε χαλκό;
• Θα παραμείνει η σανίδα επίπεδη μετά την πλαστικοποίηση και την επαναπλήρωση;
• Μπορεί ο κατασκευαστής να διατηρήσει την ανοχή εγγραφής και σύνθετης αντίστασης σε όλη την κατασκευή;

Μια υβριδική στοίβαξη δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως μια απλή υποκατάσταση εξοικονόμησης κόστους. Θα πρέπει να προσομοιώνεται, να υπολογίζεται και να αναθεωρείται από τον κατασκευαστή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) πριν από την κυκλοφορία της διάταξης.

Προκλήσεις Θερμότητας, Παροχής Ισχύος και Αξιοπιστίας

Οι πλακέτες διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης διαθέτουν πολύ υψηλή πυκνότητα ισχύος. Οι GPU, οι επιταχυντές, οι διακόπτες υψηλής ταχύτητας, οι συσκευές μνήμης, τα VRM και οι οπτικές ή δικτυωτικές μονάδες μπορούν να δημιουργήσουν τοπικά θερμά σημεία. Η επιλογή υλικού PCB επηρεάζει τον τρόπο με τον οποίο η πλακέτα χειρίζεται τη θερμότητα μηχανικά και ηλεκτρικά, ακόμη και όταν η κύρια μέθοδος ψύξης είναι μια ψύκτρα, μια ψυχρή πλάκα ή ένα σύστημα υγρής ψύξης.

Παροχή ισχύος και σχεδιασμός χαλκού

Η παροχή ισχύος υψηλού ρεύματος απαιτεί επίπεδα χαλκού χαμηλής αντίστασης, προσεκτικό σχεδιασμό και επαρκή αποσύνδεση. Για τις πλακέτες επιταχυντή AI και GPU, ο σχεδιασμός χαλκού δεν αφορά μόνο την αμπακτικότητα. Επηρεάζει επίσης το πάχος της πλακέτας, την ισορροπία πλαστικοποίησης, τη διάτρηση, την επιμετάλλωση, την ομοιομορφία χάραξης, την παραμόρφωση και την απόδοση συγκόλλησης.

Βασικές παράμετροι που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για τα υλικά παροχής ισχύος περιλαμβάνουν:

• Βάρος χαλκού εσωτερικής στρώσης και κατανομή επιπέδου.
• Πτώση τάσης και αντίσταση DC των διαδρομών ισχύος.
• Θερμική άνοδος γύρω από VRM, ακίδες τροφοδοσίας GPU και υποδοχές υψηλού ρεύματος.
• Μέσω μέτρησης, μέσω μεγέθους, πάχους επιμετάλλωσης και συμπεριφοράς κατανομής ρεύματος.
• Είτε τα βαριά στρώματα χαλκού προκαλούν έλλειψη ρητίνης είτε κενά ελασματοποίησης.

Συντελεστής θερμικής διατομής (CTE) άξονα Ζ και αξιοπιστία επιμεταλλωμένης οπής

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστών με τεχνητή νοημοσύνη (AI) με υψηλό αριθμό στρώσεων μπορεί να είναι ευάλωτες στην κόπωση λόγω διαρροής, επειδή ο επιμεταλλωμένος χάλκινος κύλινδρος και το laminate διαστέλλονται με διαφορετικούς ρυθμούς κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου. Τα υλικά με χαμηλότερο και πιο ελεγχόμενο συντελεστή θερμικής διαστολής (CTE) στον άξονα Z βοηθούν στη μείωση της τάσης στις επιμεταλλωμένες οπές και τις οπές διέλευσης. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για παχιά backplanes, μεσαία επίπεδα, πλακέτες διακοπτών και πλακέτες επιταχυντή που δέχονται επαναλαμβανόμενη θέρμανση και ψύξη κατά τη λειτουργία.

Θερμικές οπές, χάλκινα νομίσματα και τοπικές θερμικές διαδρομές

Ορισμένες πλακέτες διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης απαιτούν θερμικές διαμπερείς συστοιχίες, βαριές περιοχές χαλκού, χάλκινα νομίσματα, μεταλλικά ένθετα ή τοπικά χαρακτηριστικά θερμικής εξάπλωσης. Αυτές οι δομές πρέπει να σχεδιαστούν με βάση το υλικό και τη διαδικασία πλαστικοποίησης. Ένα χάλκινο νομισμα ή μια βαριά περιοχή χαλκού μπορεί να βοηθήσει στην απομάκρυνση της θερμότητας, αλλά μπορεί επίσης να δημιουργήσει αναντιστοιχία CTE, ανισορροπία συγκόλλησης ή προβλήματα επιπεδότητας εάν δεν έχει σχεδιαστεί για κατασκευασιμότητα.

Απορρόφηση υγρασίας και αξιοπιστία επανακυκλοφορίας

Η χαμηλή απορρόφηση υγρασίας είναι σημαντική για τα PCB διακομιστών AI υψηλής αξιοπιστίας. Η υγρασία στο εσωτερικό του laminate μπορεί να αυξήσει τον κίνδυνο αποκόλλησης, κοκκινίσματος, φουσκαλών ή άλλων ελαττωμάτων θερμικής καταπόνησης κατά τη συγκόλληση. Αυτό αποκτά μεγαλύτερη σημασία όταν η πλακέτα είναι παχιά, έχει μεγάλο αριθμό στρώσεων, υβριδικό υλικό ή είναι συναρμολογημένη με μεγάλα BGA και εξαρτήματα υψηλής θερμικής μάζας.

Σκέψεις για την κατασκευή και τη συναρμολόγηση PCB

Ένα υλικό που φαίνεται εξαιρετικό σε ένα φύλλο δεδομένων μπορεί να αποτύχει στην παραγωγή εάν είναι δύσκολο να κατασκευαστεί ή να συναρμολογηθεί. Τα υλικά των PCB διακομιστή τεχνητής νοημοσύνης πρέπει να αξιολογούνται μαζί με την πλήρη διαδικασία κατασκευής: διάτρηση, αφαίρεση ελαίου, επιμετάλλωση, απεικόνιση, χάραξη, πλαστικοποίηση, οπίσθια διάτρηση, φινίρισμα επιφάνειας, μάσκα συγκόλλησης, δρομολόγηση, ηλεκτρικές δοκιμές και τελική συναρμολόγηση PCB.

Κίνδυνοι κατασκευής PCB

Κίνδυνοι συναρμολόγησης PCB

Επειδή η Highleap Electronics παρέχει υπηρεσίες τόσο κατασκευής όσο και συναρμολόγησης PCB, η αξιολόγηση υλικών θα πρέπει επίσης να περιλαμβάνει τη διαδικασία PCBA. Μια παχιά πλακέτα διακομιστή AI με μεγάλα BGA, βαρύ χαλκό, υποδοχές υψηλής θερμικής μάζας και ευαίσθητα εξαρτήματα υψηλής ταχύτητας μπορεί να απαιτεί ένα προσαρμοσμένο προφίλ αναδιαμόρφωσης και προσεκτικό έλεγχο της στρέβλωσης.

• Στρεβλωμένη σελίδα BGA: Τα μεγάλα πακέτα GPU, CPU, FPGA ή switch χρειάζονται καλή επιπεδότητα πλακέτας και σταθερό έλεγχο αναδιαμόρφωσης.
• Θερμική ανισορροπία μάζας: Οι βαριές περιοχές χαλκού και οι μεγάλοι σύνδεσμοι μπορούν να δημιουργήσουν ανομοιόμορφη θέρμανση κατά τη συγκόλληση.
• Έλεγχος υγρασίας: Ενδέχεται να απαιτούνται ψήσιμο, αποθήκευση και χειρισμός για κατασκευές υψηλής αξιοπιστίας ή ευαίσθητες στην υγρασία.
• Καθαριότητα: Οι σανίδες υψηλής πυκνότητας ενδέχεται να απαιτούν αυστηρό έλεγχο της ιοντικής μόλυνσης για τη μείωση των διαρροών και των κινδύνων που σχετίζονται με το CAF.
• επιθεώρηση: Η επιθεώρηση με ακτίνες Χ είναι σημαντική για τις συνδέσεις BGA, via-in pad και τις κρυφές συνδέσεις συγκόλλησης.
• Περιορισμός επανεπεξεργασίας: Η επανακατεργασία μεγάλων BGA σε πλακέτες διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης υψηλής αξίας πρέπει να σχεδιάζεται προσεκτικά, επειδή η επαναλαμβανόμενη έκθεση σε θερμότητα μπορεί να καταπονήσει το laminate.

Κίνδυνος Εφοδιασμού, Έλεγχος Κόστους και Σχεδιασμός Δεύτερης Πηγής

Τα υλικά PCB για διακομιστές AI είναι συχνά πιο δύσκολο να προμηθεύονται από τα τυπικά laminate. Τα υψηλής απόδοσης CCL, τα ειδικά prepreg, το φύλλο χαλκού HVLP και συγκεκριμένα στυλ γυαλιού ενδέχεται να έχουν μεγαλύτερους χρόνους παράδοσης, ελάχιστες ποσότητες παραγγελίας ή όρια κατανομής. Ένας σχεδιασμός που εξαρτάται από ένα σπάνιο υλικό χωρίς εγκεκριμένο υποκατάστατο μπορεί να καθυστερήσει ένα πλήρες πρόγραμμα υλικού.

Η ασφαλέστερη προσέγγιση είναι η δημιουργία μιας στρατηγικής υλικών κατά τη φάση σχεδιασμού και όχι μετά την ολοκλήρωση των αρχείων Gerber. Αυτή η στρατηγική θα πρέπει να περιλαμβάνει ένα προτιμώμενο υλικό, μια εγκεκριμένη εναλλακτική λύση, έλεγχο διαθεσιμότητας, σύγκριση κόστους και επιβεβαίωση ηλεκτρικής λειτουργίας.

Η πιστοποίηση δεύτερης πηγής δεν σημαίνει απλώς αντικατάσταση μιας μάρκας με μια άλλη. Σημαίνει επιβεβαίωση ότι το υλικό υποκατάστασης μπορεί να πληροί τις ίδιες ηλεκτρικές, θερμικές, μηχανικές και κατασκευαστικές απαιτήσεις. Για τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης, ακόμη και μικρές διαφορές στο πάχος του διηλεκτρικού, το Dk, το Df, την τραχύτητα του χαλκού ή τη συμπεριφορά της ρητίνης μπορούν να αλλάξουν το τελικό αποτέλεσμα.

Τι να στείλετε στην Highleap Electronics για έλεγχο υλικού

Για να προτείνει τα κατάλληλα υλικά πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) διακομιστή τεχνητής νοημοσύνης, η Highleap Electronics χρειάζεται κάτι περισσότερο από ένα περίγραμμα πλακέτας ή ένα αρχείο Gerber. Όσο νωρίτερα ξεκινήσει η αξιολόγηση του υλικού, τόσο πιο εύκολο είναι να μειωθεί το κόστος, να βελτιωθεί η απόδοση και να αποφευχθεί ο επανασχεδιασμός.

Για μια γρήγορη και χρήσιμη αξιολόγηση, στείλτε τις ακόλουθες πληροφορίες:

• Λειτουργία πλακέτας: Κάρτα GPU, κάρτα επιταχυντή, πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος διακόπτη, backplane, μητρική πλακέτα, κάρτα δικτύου (NIC), ελεγκτής αποθήκευσης ή πλακέτα τροφοδοσίας.
• Στοχευόμενος ρυθμός δεδομένων: Δημιουργία PCIe, ταχύτητα Ethernet, ρυθμός SerDes, απαίτηση 112G/224G ή άλλη διεπαφή υψηλής ταχύτητας.
• Εκτιμώμενος αριθμός στρώσεων και πάχος σανίδας: Συμπεριλάβετε τυχόν απαιτούμενα επίπεδα σύνθετης αντίστασης και επίπεδα ισχύος.
• Προτιμώμενο υλικό: Εάν το σχέδιό σας αναφέρει ήδη Megtron, Tachyon, Astra, Rogers, AGC, Shengyi ή άλλο laminate, δώστε τον ακριβή αριθμό εξαρτήματος, εάν είναι διαθέσιμος.
• Πίνακας ελεγχόμενης σύνθετης αντίστασης: Μονοπολική και διαφορική σύνθετη αντίσταση, ανοχή, στρώματα αναφοράς και γεωμετρία ίχνους, εάν έχουν ήδη οριστεί.
• Στοίβαξη ή προκαταρκτική στοίβαξη: Πάχος πυρήνα/προεμποτισμού, βάρος χαλκού και ανάθεση στρώσεων υψηλής ταχύτητας.
• Λεπτομέρειες BGA: Περιορισμοί ύψους βολής, αριθμού μπάλων, μεγέθους πακέτου, απαιτήσεων διέλευσης μπάλου και δρομολόγησης διαφυγής.
• Απαιτήσεις ισχύος: Ράγες υψηλού ρεύματος, βάρος χαλκού, θερμικές περιοχές, ρεύμα συνδετήρα και ζητήματα πτώσης τάσης.
• Πληροφορίες συναρμολόγησης: Υλικό κατασκευής (BOM), αρχείο τοποθέτησης, μεγάλες συσκευασίες BGA, θερμικά μαξιλαράκια, ευαισθησία επαναροής και απαιτήσεις επιθεώρησης.
• Σχέδιο παραγωγής: Ποσότητα πρωτοτύπου, πιλοτική κατασκευή, πρόβλεψη μαζικής παραγωγής και ημερομηνία-στόχος παράδοσης.

Συχνές ερωτήσεις για τα υλικά PCB διακομιστή AI

Ποιο είναι το καλύτερο υλικό PCB για πλακέτες διακομιστών AI;

Δεν υπάρχει ένα μοναδικό, καλύτερο υλικό για κάθε πλακέτα διακομιστή τεχνητής νοημοσύνης. Οι πλακέτες GPU, οι πλακέτες επιταχυντή, οι πλακέτες διακόπτη, τα backplanes, οι κάρτες δικτύου (NIC) και οι πλακέτες τροφοδοσίας έχουν διαφορετικές απαιτήσεις. Τα κρίσιμα επίπεδα υψηλής ταχύτητας συνήθως χρειάζονται ελασματοποιημένα υλικά χαμηλών, πολύ χαμηλών ή εξαιρετικά χαμηλών απωλειών με λείο χαλκό. Τα τμήματα τροφοδοσίας ή ελέγχου χαμηλής ταχύτητας ενδέχεται να χρησιμοποιούν υλικά υψηλής Tg ή τροποποιημένα υλικά FR-4, όταν οι ηλεκτρικές και θερμικές απαιτήσεις το επιτρέπουν.

Μπορούν οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστή AI να χρησιμοποιούν το πρότυπο FR-4;

Το πρότυπο FR-4 μπορεί να είναι αποδεκτό για έλεγχο χαμηλής ταχύτητας, απλή τροφοδοσία ή μη κρίσιμα τμήματα, αλλά συνήθως δεν είναι κατάλληλο για μεγάλες διαδρομές SerDes υψηλής ταχύτητας σε συστήματα διακομιστών AI. Για κανάλια 112G, 224G ή παρόμοια κανάλια υψηλής ταχύτητας, ο σχεδιασμός συνήθως χρειάζεται ένα φύλλο πλαστικού χαμηλότερης απώλειας, πιο ομαλό χαλκό και καλύτερη σταθερότητα Dk.

Γιατί είναι σημαντικά τα Dk και Df για τα υλικά PCB διακομιστών AI;

Το Dk επηρεάζει την αντίσταση και την καθυστέρηση διάδοσης σήματος. Το Df επηρεάζει την απώλεια διηλεκτρικού. Στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης, τα κανάλια υψηλής ταχύτητας λειτουργούν σε συχνότητες όπου η απώλεια διηλεκτρικού και η απώλεια αγωγού μπορούν να μειώσουν το περιθώριο σήματος. Ένα σταθερό Dk και ένα χαμηλό Df βοηθούν στη διατήρηση ελεγχόμενης αντίστασης και στη μείωση των απωλειών εισαγωγής.

Ποιο φύλλο χαλκού πρέπει να χρησιμοποιηθεί για πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστών AI υψηλής ταχύτητας;

Οι πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιούν συχνά VLP, HVLP ή άλλα φύλλα χαλκού χαμηλού προφίλ για τη μείωση των απωλειών αγωγών. Όσο πιο λεία είναι η επιφάνεια του χαλκού, τόσο χαμηλότερη τείνει να είναι η απώλεια αγωγών υψηλής συχνότητας. Το ακριβές φύλλο θα πρέπει να επιλέγεται σε συνδυασμό με το φύλλο, την ταχύτητα σήματος, το μήκος ίχνους και τη διαδικασία κατασκευής.

Τι είναι η λοξή ύφανση γυαλιού και γιατί έχει σημασία;

Η ασυμμετρία της ύφανσης γυαλιού εμφανίζεται όταν δύο ίχνη σε ένα διαφορικό ζεύγος αντιμετωπίζουν διαφορετικά διηλεκτρικά περιβάλλοντα λόγω της υφασμένης δομής γυαλιού στο φύλλο πλαστικού. Σε υψηλούς ρυθμούς δεδομένων, αυτό μπορεί να δημιουργήσει αναντιστοιχία χρονισμού και να μειώσει το περιθώριο όρασης. Το απλωμένο γυαλί, το γυαλί χαμηλού Dk, το κατάλληλο στυλ προεμποτισμού και η στρατηγική δρομολόγησης μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση αυτού του κινδύνου.

Είναι τα υβριδικά stack-ups κατάλληλα για πλακέτες διακομιστών AI;

Ναι, οι υβριδικές στοίβες είναι συνηθισμένες όταν ο σχεδιασμός πρέπει να εξισορροπήσει την απόδοση υψηλής ταχύτητας και το κόστος. Το κλειδί είναι να τοποθετούνται υλικά χαμηλών απωλειών μόνο εκεί που απαιτούνται και να χρησιμοποιούνται πιο οικονομικά υλικά αλλού. Ωστόσο, τα υβριδικά υλικά πρέπει να έχουν συμβατή συμπεριφορά πλαστικοποίησης, συντελεστή θερμικής τριβής (CTE) και παράθυρα διαδικασίας κατασκευής.

Ποιες ιδιότητες υλικών πρέπει να ελεγχθούν εκτός από τα Dk και Df;

Σημαντικές ιδιότητες περιλαμβάνουν τα Tg, Td, T288, CTE άξονα Z, απορρόφηση υγρασίας, αντοχή σε CAF, αντοχή σε αποφλοίωση, περιεκτικότητα σε ρητίνη, τραχύτητα φύλλου χαλκού, διαθεσιμότητα προεμποτίσματος και συμβατότητα με πολλαπλούς κύκλους πλαστικοποίησης. Αυτές οι ιδιότητες επηρεάζουν την απόδοση κατασκευής, την αξιοπιστία συναρμολόγησης και τη μακροπρόθεσμη λειτουργία.

Πόσο νωρίς πρέπει να συζητηθεί η επιλογή υλικού με τον κατασκευαστή της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος;

Η επιλογή υλικού θα πρέπει να συζητείται πριν από την τελική διάταξη, όποτε είναι δυνατόν. Για τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης, το υλικό επηρεάζει το πλάτος της διαδρομής, την απόσταση, την αντίσταση, το πάχος της στρώσης, τη δομή μέσω της διάτρησης, την αντίστροφη διάτρηση και το κόστος. Εάν το υλικό αλλάξει μετά τη διάταξη, η στοίβαξη και η ακεραιότητα του σήματος ενδέχεται να χρειαστεί να υπολογιστούν εκ νέου.

Ποια αρχεία χρειάζονται για μια προσφορά υλικού PCB διακομιστή AI;

Για προσφορά και μηχανολογική αξιολόγηση, στείλτε αρχεία Gerber ή ODB++, στοίβαξη, απαιτήσεις σύνθετης αντίστασης, προτίμηση υλικού, αρχεία τρυπανιών, πάχος πλακέτας, βάρος χαλκού, φινίρισμα επιφάνειας, BOM, αρχείο pick-and-place και απαιτήσεις συναρμολόγησης. Εάν ο σχεδιασμός δεν είναι τελικός, μια προκαταρκτική στοίβαξη και πληροφορίες ταχύτητας διεπαφής εξακολουθούν να είναι χρήσιμες.

Μπορεί η Highleap Electronics να βοηθήσει τόσο στην κατασκευή όσο και στη συναρμολόγηση των PCB;

Ναι. Η Highleap Electronics υποστηρίζει την κατασκευή και τη συναρμολόγηση PCB. Για έργα διακομιστών τεχνητής νοημοσύνης και υπολογιστών υψηλής απόδοσης, η ταυτόχρονη αναθεώρηση της κατασκευής και της συναρμολόγησης βοηθά στη μείωση των κινδύνων που σχετίζονται με την επιλογή υλικού, τη στρέβλωση της πλακέτας, τη συγκόλληση BGA, τη θερμική μάζα, την επιθεώρηση και την απόδοση παραγωγής.