Fabricarea PCB-urilor pentru servere GPU

De ce să alegeți Highleap Electronics pentru fabricarea PCB-urilor pentru servere

Highleap Electronics este specializată în fabricarea de PCB-uri pentru servere GPU și hardware AI. Suntem o fabrică de PCB-uri cu servicii complete care se ocupă de totul, de la prototipuri până la producția de masă, cu expertiză specială în plăcile complexe necesare pentru aplicațiile din centrele de date. Facilitatea noastră produce plăci de bază, plăci riser, plăci de alimentare și diverse sisteme de interconectare de care serverele GPU au nevoie pentru a funcționa. Indiferent dacă aveți nevoie de fabricarea standard a PCB-urilor pentru servere sau de fabricarea specializată a PCB-urilor GPU , avem capacitățile necesare pentru a livra serviciile.

• Capacități de producție PCB de mare vitezăFabricăm plăci care acceptă viteze PCIe Gen5 (32 GT/s) și Gen6 (64 GT/s) cu control al impedanței în limita a ±7%. Liniile noastre de producție gestionează orice, de la plăci cu 4 straturi până la modele complexe cu 28 de straturi, utilizând inspecție optică automată în mai multe etape pentru a detecta defectele la începutul procesului. Această expertiză se extinde la PCB de calcul de margine aplicații în care latența și fiabilitatea sunt critice.
• Fabricarea de plăci complexe multistratPlăcile de bază pentru servere GPU au nevoie de obicei de 16-24 de straturi pentru a ruta toate semnalele necesare. Folosim HDI PCB tehnologie cu microviauri cu diametrul de până la 75 μm și menține înregistrarea strat-la-strat în limita a ±50 μm. Această precizie este esențială la rutarea a sute de perechi diferențiale care trebuie să mențină lungimi potrivite.
• Asamblare SMT pentru componente denseMașinile noastre de tip pick-and-place ating o precizie de ±30 μm pentru componente cu pas fin, manipulând totul, de la componente de cip 01005 până la pachete BGA masive cu peste 3,000 de bile. Folosim cuptoare de reflow cu azot pentru a asigura formarea corectă a îmbinării lipirii, deosebit de importantă pentru BGA-urile mari utilizate în ansamblu PCB pentru placa de bază a serverului.
• Capacitate de producție în volumExtindem producția de la prototipuri de 5-10 plăci până la volume de producție care depășesc 10,000 de unități pe lună. Relațiile noastre din lanțul de aprovizionare asigură disponibilitatea componentelor chiar și în perioadele de lipsă, iar standardele de calitate mențin ratele de defecte sub 100 DPPM, chiar și la volume mari.

Această combinație de capabilități ne face un partener de încredere pentru companiile care dezvoltă hardware pentru servere de generație următoare. Oferim servicii de fabricație și asamblare de PCB-uri pentru servere GPU, oferind soluții rapide și fiabile pentru aplicații de inteligență artificială și centre de date.

Cerințe esențiale de design pentru plăcile de bază ale serverelor GPU

PCB-urile pentru servere GPU se numără printre cele mai complexe plăci de bază din producția de astăzi. O placă de bază tipică trebuie să suporte 4-8 GPU-uri, fiecare necesitând 16 benzi de conectivitate PCIe, plus o alimentare capabilă să gestioneze 300-700 wați per placă. Aceste cerințe determină deciziile de proiectare care afectează fiecare aspect al procesului de fabricație, în special pentru proiectele specializate de plăci de bază bazate pe inteligență artificială.

• Numărul de straturi și cerințele de stivuireMajoritatea plăcilor de bază pentru servere GPU utilizează 16-24 de straturi, deși unele modele ajung la 28 de straturi sau mai mult. Stackup-ul trebuie să echilibreze straturile de semnal de mare viteză (de obicei pe straturile exterioare), planurile de alimentare (folosind 2-4 uncii de cupru) și referințele de masă. Fiecare conexiune GPU singură poate necesita 4-6 straturi de rutare pentru a menține integritatea corectă a semnalului. Nostru Instrucțiuni HDI PCB pentru plăcile de bază ale serverelor furniza specificații detaliate pentru aceste modele complexe.
• Provocări legate de rutarea de înaltă densitateRutarea devine exponențial mai dificilă cu fiecare GPU suplimentar. Un singur GPU necesită aproximativ 100 de perechi diferențiale pentru PCIe, gestionarea energiei și semnale auxiliare. Menținerea lungimilor traseelor ​​potrivite în limita a 5 mil, evitând diafonia, necesită o planificare atentă și adesea iterații multiple de rutare.
• Cerințe de precizie pentru BGA și conectoriComponentele serverului utilizează BGA-uri mari, care necesită o plasare precisă și o planeitate perfectă. Sloturile GPU trebuie să suporte plăci cu o greutate de până la 3 kg, menținând în același timp contactul electric pe parcursul a mii de cicluri de inserare. Conectorii de alimentare trebuie să suporte până la 600 W, rămânând în limitele de temperatură.

Materiale și managementul semnalelor de mare viteză

Vitezele PCIe Gen5 și Gen6 necesită o selecție atentă a materialelor pe toată calea semnalului. Materialele FR-4 standard pur și simplu nu pot menține integritatea semnalului la aceste frecvențe, ceea ce face ca selecția materialului laminat pentru PCB să fie una dintre cele mai importante decizii din procesul de proiectare.

• Selectarea materialelor PCB potriviteStraturile de mare viteză necesită materiale cu pierderi reduse, cum ar fi Megtron 6, Megtron 7 sau un laminat special cu pierderi reduse. Aceste materiale mențin constante dielectrice în jur de 3.3-3.5 și tangente de pierdere sub 0.002 la 10 GHz. Costurile materialelor pot ajunge la 500-1000 USD per panou pentru substraturi premium, așa că folosim adesea stivuiri hibride cu materiale de mare viteză doar acolo unde este nevoie.
• Gestionarea integrității semnalului la 32+ GT/sLa vitezele PCIe Gen5 și Gen6, fiecare fibră de conexiune (via), fiecare milimetru de traseu și fiecare conector afectează calitatea semnalului. Folosim perforarea inversă pentru a elimina mufoanele via, implementăm o spațiere adecvată a via-urilor pentru a minimiza diafonia și asigurăm controlul impedanței pe parcursul tranzițiilor. Simularea pre-layout ajută la identificarea zonelor problematice înainte de a se dedica hardware-ului.
• Metode de testare și validareValidăm performanța de mare viteză folosind reflectometria în domeniul timpului (TDR) pentru verificarea impedanței și analizoare de rețea vectorială pentru măsurători ale parametrului S de până la 67 GHz. Testarea diagramei oculare confirmă faptul că semnalele mențin o marjă adecvată după luarea în considerare a variațiilor de fabricație.

Soluții de livrare a energiei și management termic

GPU-urile moderne consumă cantități enorme de energie – un singur GPU H100 poate atrage 700 W, iar serverele cu 8 GPU-uri trebuie să furnizeze peste 5 kW doar GPU-urilor. Această putere trebuie livrată eficient, gestionând în același timp căldura generată atât de conversia puterii, cât și de GPU-urile în sine. Aceste provocări sunt deosebit de acute în aplicațiile de fabricație a PCB-urilor de calcul de înaltă performanță.

• Design din cupru greu pentru curent ridicatPlacile de alimentare folosesc cupru de 4-10 mm pentru a gestiona curenți care depășesc 100 A per GPU. Implementăm căi de curent paralele și folosim matrici extinse de fire de curent (adesea peste 200 de fire de curent) pentru tranzițiile de straturi. Analiza densității de curent asigură că nicio zonă nu depășește 30 A pe inch pătrat, prevenind încălzirea excesivă.
• Soluții termice integrateFabricăm radiatoare personalizate, plăci de răcire și camere de vaporizare, concepute special pentru fiecare configurație de server. Conexiunile termice de sub componentele de mare putere utilizează orificii cu diametrul de 0.3 mm umplute cu rășină epoxidică termoconductoare. Pentru cazuri extreme, încorporăm monede de cupru direct în PCB pentru a obține o rezistență termică sub 1°C/W.
• Lucrul cu sisteme de răcireServerele moderne utilizează diverse metode de răcire – răcire tradițională cu aer, răcire directă cu lichid sau răcire prin imersie completă. Proiectele PCB trebuie să prevadă puncte de montare pentru plăcile de răcire, spații libere pentru conductele de căldură și, în unele cazuri, acoperiri speciale pentru compatibilitatea răcirii prin imersie.

Proiectarea eficientă a energiei și a temperaturii este crucială pentru asigurarea funcționării fiabile a sistemelor de calcul de înaltă performanță, în special în mediile centrelor de date. Prin integrarea soluțiilor avansate de furnizare a energiei și a tehnicilor de gestionare termică, prevenim supraîncălzirea, minimizăm pierderile de energie și asigurăm longevitatea componentelor critice, menținând astfel performanța optimă a sistemului chiar și în condițiile celor mai grele sarcini de lucru.

De la prototip la producție de masă în fabricarea PCB-urilor pentru servere GPU

Trecerea de la prototipuri inițiale la producția la scară largă pentru PCB-uri pentru servere GPU necesită o planificare meticuloasă și precizie. Multe modele care funcționează în prototip se pot confrunta cu provocări atunci când sunt extinse pentru producția de masă. De aceea, expertiza în producție este crucială pentru a asigura consecvența și calitatea în fiecare etapă.

• Revizuirea Proiectării pentru Fabricație (DFM)Înainte de începerea producției, efectuăm verificări DFM pentru a identifica potențialele probleme, cum ar fi inele inelare inadecvate sau amplasarea necorespunzătoare a traseelor. Detectarea timpurie ajută la evitarea reproiectărilor costisitoare și asigură că designul este pregătit pentru producție pentru PCB-urile serverelor GPU.
• Procesul de validare a prototipuluiPrototipurile noastre sunt supuse unor teste amănunțite, inclusiv secționarea transversală a viaelor, inspecția cu raze X a îmbinărilor de lipire BGA și verificări ale impedanței traseelor ​​critice. De obicei, construim mai multe prototipuri pentru a ne asigura că procesul de proiectare și fabricație îndeplinește standardele de înaltă performanță necesare pentru PCB-urile serverelor GPU.
• Scalare la volumele de producțieProcesele noastre de producție asigură consecvența indiferent dacă fabricăm 10 sau 10,000 de unități. Folosind controlul statistic al procesului, inspecții optice automate și testare pe bază de eșantioane, menținem calitatea și fiabilitatea în toate ciclurile de producție de PCB-uri pentru servere GPU.

Abordarea noastră asigură o tranziție fără probleme de la prototip la producția de masă, oferind PCB-uri de server GPU fiabile și de înaltă calitate pentru hardware-ul serverului dumneavoastră de generație următoare.