Производство печатных плат для серверов графических процессоров

Почему стоит выбрать Highleap Electronics для производства серверных печатных плат

Компания Highleap Electronics специализируется на производстве печатных плат для серверов с графическими процессорами и оборудования для искусственного интеллекта. Мы являемся заводом полного цикла, занимающимся всем — от прототипирования до массового производства, и обладаем особым опытом в производстве сложных плат, необходимых для центров обработки данных. Наше предприятие производит материнские платы, райзер-карты, платы питания и различные системы межсоединений, необходимые для работы серверов с графическими процессорами. Независимо от того, требуется ли вам производство стандартных серверных печатных плат или специализированных печатных плат для графических процессоров , у нас есть возможности для выполнения заказа.

• Возможности высокоскоростного производства печатных плат: Мы производим платы с поддержкой скоростей PCIe Gen5 (32 ГТ/с) и Gen6 (64 ГТ/с) с контролем импеданса в пределах ±7%. Наши производственные линии работают с любыми типами плат: от 4-слойных до сложных 28-слойных, используя автоматизированный оптический контроль на нескольких этапах для выявления дефектов на ранних этапах процесса. Этот опыт распространяется на печатная плата для периферийных вычислений приложения, где задержка и надежность имеют решающее значение.
• Производство сложных многослойных плат: Материнским платам серверов с графическими процессорами обычно требуется 16–24 слоя для маршрутизации всех необходимых сигналов. Мы используем HDI Печатные платы Технология микропереходов диаметром до 75 мкм обеспечивает совмещение слоев с точностью ±50 мкм. Такая точность крайне важна при разводке сотен дифференциальных пар, длины которых должны быть согласованы.
• SMT-монтаж для плотных компонентов: Наши манипуляторы обеспечивают точность установки компонентов с малым шагом выводов ±30 мкм, работая с любыми компонентами: от чипов 01005 до массивных корпусов BGA с более чем 3,000 шариками. Мы используем азотные печи оплавления для обеспечения надлежащего формирования паяных соединений, что особенно важно для больших корпусов BGA, используемых в сборка печатной платы серверной материнской платы.
• Объем производства: Мы масштабируем производство от прототипов по 5–10 плат до объёмов, превышающих 10,000 100 единиц в месяц. Наши связи с поставщиками гарантируют доступность компонентов даже в периоды дефицита, а наши стандарты качества позволяют удерживать уровень брака ниже XNUMX DPPM даже при больших объёмах производства.

Благодаря сочетанию возможностей мы являемся надежным партнером для компаний, разрабатывающих серверное оборудование нового поколения. Мы осуществляем производство и сборку печатных плат для серверов с графическими процессорами, предлагая высокоскоростные и надежные решения для приложений искусственного интеллекта и центров обработки данных.

Основные требования к проектированию материнских плат для серверов с графическими процессорами

Серверные печатные платы с графическими процессорами относятся к числу наиболее сложных плат, выпускаемых сегодня. Типичная плата должна поддерживать от 4 до 8 графических процессоров, каждый из которых требует 16 линий PCIe-подключения, а также питания мощностью от 300 до 700 Вт на карту. Эти требования определяют проектные решения, влияющие на все аспекты производственного процесса, особенно в случае специализированных материнских плат для систем искусственного интеллекта.

• Требования к количеству слоев и наложению: Большинство серверных плат с графическими процессорами используют 16–24 слоя, хотя в некоторых конструкциях используется 28 и более слоёв. Стеки должны быть сбалансированы между высокоскоростными сигнальными слоями (обычно на внешних слоях), слоями питания (с использованием меди толщиной 2–4 унции) и заземлением. Для каждого подключения к графическому процессору может потребоваться 4–6 слоёв маршрутизации для обеспечения надлежащей целостности сигнала. Рекомендации по HDI PCB для серверных материнских плат предоставить подробные спецификации для этих сложных конструкций.
• Проблемы маршрутизации высокой плотности: Маршрутизация становится экспоненциально сложнее с каждым дополнительным графическим процессором. Для одного графического процессора требуется около 100 дифференциальных пар для PCIe, управления питанием и вспомогательных сигналов. Поддержание согласованной длины проводников в пределах 5 мил и предотвращение перекрёстных помех требует тщательного планирования и зачастую нескольких итераций маршрутизации.
• Требования к точности BGA и разъемов: В серверных компонентах используются крупные BGA-корпусы, требующие точной установки и идеальной плоскостности. Разъёмы для видеокарт должны выдерживать карты весом до 3 кг, обеспечивая электрический контакт в течение тысяч циклов установки. Разъёмы питания должны выдерживать мощность до 600 Вт, сохраняя при этом заданный температурный диапазон.

Управление материалами и высокоскоростными сигналами

Для обеспечения высоких скоростей PCIe Gen5 и Gen6 требуется тщательный выбор материалов на всем пути прохождения сигнала. Стандартные материалы FR-4 просто не могут обеспечить целостность сигнала на этих частотах, поэтому выбор материала для ламината печатной платы является одним из наиболее важных решений в процессе проектирования.

• Выбор правильных материалов для печатной платыДля высокоскоростных слоев требуются материалы с низкими потерями, такие как Megtron 6, Megtron 7 или специальный ламинат с низкими потерями. Эти материалы поддерживают диэлектрическую постоянную в диапазоне 3.3-3.5 и тангенс угла диэлектрических потерь ниже 0.002 на частоте 10 ГГц. Стоимость материалов может достигать 500-1000 долларов за панель для подложек премиум-класса, поэтому мы часто используем гибридные многослойные структуры с высокоскоростными материалами только там, где это необходимо.
• Управление целостностью сигнала на скорости 32+ ГТ/с: На скоростях PCIe Gen5 и Gen6 каждое переходное отверстие, каждый миллиметр дорожки и каждый разъём влияют на качество сигнала. Мы используем обратное сверление для удаления заглушек переходных отверстий, обеспечиваем правильное расстояние между ними для минимизации перекрёстных помех и обеспечиваем контроль импеданса на всех переходах. Моделирование перед топологией помогает выявить проблемные области перед установкой оборудования.
• Методы тестирования и проверкиМы проверяем высокоскоростную работу, используя рефлектометрию во временной области (TDR) для проверки импеданса и векторные анализаторы цепей для измерения S-параметров до 67 ГГц. Глазковая диаграмма подтверждает, что сигналы сохраняют достаточный запас после учёта производственных отклонений.

Решения по электроснабжению и управлению температурным режимом

Современные графические процессоры потребляют огромное количество энергии — один графический процессор H100 может потреблять 700 Вт, а серверам с 8 графическими процессорами необходимо подавать более 5 кВт только на сами графические процессоры. Эта энергия должна эффективно передаваться, одновременно контролируя тепло, выделяемое как преобразователями энергии, так и самими графическими процессорами. Эти проблемы особенно остро стоят в приложениях для производства печатных плат для высокопроизводительных вычислений.

• Конструкция из тяжелой меди для больших токов: Силовые слои используют медь плотностью 4-10 унций (100-200 г) для выдерживания токов свыше 30 А на графический процессор. Мы реализуем параллельные токовые пути и используем обширные массивы переходных отверстий (часто более XNUMX) для переходов между слоями. Анализ плотности тока гарантирует, что ни одна область не превышает XNUMX А на квадратный дюйм, предотвращая чрезмерный нагрев.
• Интегрированные тепловые решения: Мы производим радиаторы, охлаждающие пластины и испарительные камеры на заказ, разработанные специально для каждой конфигурации сервера. Тепловые переходы под мощными компонентами имеют отверстия диаметром 0.3 мм, заполненные теплопроводящей эпоксидной смолой. В экстремальных случаях мы встраиваем медные пластины непосредственно в печатную плату для достижения теплового сопротивления менее 1°C/Вт.
• Работа с системами охлаждения: Современные серверы используют различные методы охлаждения: традиционное воздушное охлаждение, прямое жидкостное охлаждение или полное иммерсионное охлаждение. Печатные платы должны иметь места для крепления охлаждающих пластин, зазоры для тепловых трубок и, в некоторых случаях, специальные покрытия для совместимости с иммерсионным охлаждением.

Эффективное проектирование систем электропитания и охлаждения критически важно для обеспечения надежной работы высокопроизводительных вычислительных систем, особенно в центрах обработки данных. Интегрируя передовые решения для электропитания и методы управления температурой, мы предотвращаем перегрев, минимизируем потери энергии и обеспечиваем долговечность критически важных компонентов, поддерживая оптимальную производительность системы даже при самых высоких нагрузках.

От прототипа до массового производства печатных плат для серверов графических процессоров

Переход от первоначальных прототипов к полномасштабному производству печатных плат для серверов графических процессоров требует тщательного планирования и точности. Многие разработки, успешно прошедшие стадию прототипирования, могут столкнуться с трудностями при масштабировании для массового производства. Именно поэтому наличие опыта в производстве критически важно для обеспечения стабильности и качества на каждом этапе.

• Обзор проектирования для производства (DFM): Перед началом производства мы проводим DFM-анализ для выявления потенциальных проблем, таких как неподходящие кольцевые кольца или неправильное расположение проводников. Раннее обнаружение помогает избежать дорогостоящих доработок и гарантирует готовность проекта к производству для печатных плат серверных графических процессоров.
• Процесс проверки прототипа: Наши прототипы проходят тщательное тестирование, включая поперечные сечения переходных отверстий, рентгеновский контроль паяных соединений BGA и проверку импеданса критически важных дорожек. Обычно мы создаём несколько прототипов, чтобы гарантировать соответствие конструкции и процесса производства высоким стандартам производительности, предъявляемым к печатным платам для графических процессоров.
• Масштабирование до объемов производства: Наши производственные процессы гарантируют стабильность качества независимо от объёма производства: от 10 до 10,000 XNUMX единиц. Используя статистический контроль процесса, автоматизированный оптический контроль и выборочное тестирование, мы обеспечиваем качество и надёжность всех партий печатных плат для графических процессоров.

Наш подход обеспечивает плавный переход от прототипирования к массовому производству, поставляя высококачественные и надежные серверные печатные платы графических процессоров для вашего серверного оборудования следующего поколения.