Tillverkning av GPU-serverkretskort

Varför välja Highleap Electronics för tillverkning av serverkretskort

Highleap Electronics specialiserar sig på tillverkning av kretskort för GPU-servrar och AI-hårdvara. Vi är en fullservice-kretskortsfabrik som hanterar allt från prototyper till massproduktion, med särskild expertis inom de komplexa kort som krävs för datacenterapplikationer. Vår anläggning tillverkar moderkort, riserkort, kraftkort och olika sammankopplingssystem som GPU-servrar behöver för att fungera. Oavsett om du behöver tillverkning av standard server-kretskort eller specialiserad tillverkning av GPU-kretskort , har vi kapaciteten att leverera.

• Höghastighets-PCB-produktionskapacitetVi tillverkar kort som stöder PCIe Gen5 (32 GT/s) och Gen6 (64 GT/s) hastigheter med impedanskontroll inom ±7%. Våra produktionslinjer hanterar allt från 4-lagerskort till komplexa 28-lagersdesigner, med hjälp av automatiserad optisk inspektion i flera steg för att upptäcka defekter tidigt i processen. Denna expertis sträcker sig till edge computing-kretskort applikationer där latens och tillförlitlighet är avgörande.
• Komplex tillverkning av flerskiktskortGPU-servermoderkort behöver vanligtvis 16–24 lager för att dirigera alla nödvändiga signaler. Vi använder HDI PCB teknik med mikrovias ner till 75 μm i diameter och bibehålla lager-till-lager-registrering inom ±50 μm. Denna precision är avgörande vid routing av hundratals differentialpar som måste bibehålla matchande längder.
• SMT-montering för täta komponenterVåra pick-and-place-maskiner uppnår ±30 μm noggrannhet för komponenter med fin pitch och hanterar allt från 01005-chipkomponenter till massiva BGA-kapslar med över 3,000 XNUMX kulor. Vi använder kväve-reflowugnar för att säkerställa korrekt lödfogbildning, vilket är särskilt viktigt för de stora BGA:er som används i server moderkort PCB-montering.
• VolymproduktionskapacitetVi skalar upp produktionsvolymer från prototypkörningar på 5–10 kort till produktionsvolymer som överstiger 10,000 100 enheter per månad. Våra relationer i leveranskedjan säkerställer komponenttillgänglighet även vid brist, och vi upprätthåller kvalitetsstandarder som håller defektfrekvensen under XNUMX DPPM även vid höga volymer.

Denna kombination av funktioner gör oss till en pålitlig partner för företag som utvecklar nästa generations serverhårdvara. Vi tillhandahåller tillverkning och montering av GPU-servrars kretskort och levererar snabba och pålitliga lösningar för AI- och datacenterapplikationer.

Viktiga designkrav för GPU-servermoderkort

GPU-serverkretskort är bland de mest komplexa korten som tillverkas idag. Ett typiskt kort måste stödja 4–8 GPU:er, som var och en kräver 16 PCIe-anslutningsbanor plus en strömförsörjning som kan hantera 300–700 watt per kort. Dessa krav driver designbeslut som påverkar alla aspekter av tillverkningsprocessen, särskilt för specialiserade AI-moderkortsdesigner.

• Krav på antal lager och staplingDe flesta GPU-serverkort använder 16–24 lager, även om vissa konstruktioner använder 28 lager eller fler. Stackupen måste balansera höghastighetssignallager (vanligtvis på yttre lager), kraftplan (med 2–4 uns koppar) och jordreferenser. Varje GPU-anslutning kan kräva 4–6 routinglager för att upprätthålla korrekt signalintegritet. Våra HDI-kretskortsriktlinjer för servermoderkort tillhandahålla detaljerade specifikationer för dessa komplexa konstruktioner.
• Utmaningar med högdensitetsroutingRoutning blir exponentiellt svårare med varje ytterligare GPU. En enda GPU kräver cirka 100 differentialpar för PCIe, strömhantering och hjälpsignaler. Att bibehålla matchade spårlängder inom 5 mil samtidigt som man undviker överhörning kräver noggrann planering och ofta flera routingiterationer.
• Precisionskrav för BGA och kontakterServerkomponenter använder stora BGA-kort som kräver exakt placering och perfekt planhet. GPU-kortplatser måste hantera kort som väger upp till 3 kg samtidigt som de bibehåller elektrisk kontakt genom tusentals isättningscykler. Strömkontakter måste klara upp till 600 W samtidigt som de håller sig inom temperaturgränserna.

Material och höghastighetssignalhantering

PCIe Gen5- och Gen6-hastigheter kräver noggrant materialval längs hela signalvägen. Standardmaterial för FR-4 kan helt enkelt inte bibehålla signalintegriteten vid dessa frekvenser, vilket gör materialvalet för PCB-laminat till ett av de viktigaste besluten i designprocessen.

• Att välja rätt PCB-materialHöghastighetsskikt kräver material med låg förlust som Megtron 6, Megtron 7 eller ett speciallaminat med låg förlust. Dessa material bibehåller dielektriska konstanter runt 3.3–3.5 och förlusttangenter under 0.002 vid 10 GHz. Materialkostnaderna kan uppgå till 500–1 000 dollar per panel för premiumsubstrat, så vi använder ofta hybriduppsättningar med höghastighetsmaterial endast där det behövs.
• Hantera signalintegritet vid 32+ GT/sVid PCIe Gen5- och Gen6-hastigheter påverkar varje via, varje millimeter spår och varje kontakt signalkvaliteten. Vi använder bakborrning för att ta bort via-stubbar, implementerar korrekt via-avstånd för att minimera överhörning och säkerställer impedanskontroll genom övergångar. Simulering före layout hjälper till att identifiera problemområden innan man bestämmer sig för hårdvara.
• Test- och valideringsmetoderVi validerar höghastighetsprestanda med hjälp av tidsdomänreflektometri (TDR) för impedansverifiering och vektornätverksanalysatorer för S-parametermätningar upp till 67 GHz. Ögondiagramtestning bekräftar att signalerna bibehåller tillräcklig marginal efter att tillverkningsvariationer har beaktats.

Lösningar för strömförsörjning och termisk hantering

Moderna GPU:er förbrukar enorma mängder ström – en enda H100 GPU kan dra 700 W, och servrar med 8 GPU:er behöver leverera över 5 kW bara till GPU:erna. Denna effekt måste levereras effektivt samtidigt som den värme som genereras av både effektomvandlingen och GPU:erna själva hanteras. Dessa utmaningar är särskilt akuta i högpresterande datortillverkningsapplikationer för kretskort.

• Tung kopparkonstruktion för hög strömstyrkaKraftplan använder 4–10 g koppar för att hantera strömmar som överstiger 100 A per GPU. Vi implementerar parallella strömvägar och använder omfattande via-matriser (ofta 200+ vias) för lagerövergångar. Strömtäthetsanalys säkerställer att inga områden överstiger 30 A per kvadrattum, vilket förhindrar överdriven uppvärmning.
• Integrerade termiska lösningarVi tillverkar specialanpassade kylflänsar, kylplattor och ångkammare som är specifikt utformade för varje serverkonfiguration. Termiska vior under högeffektskomponenter använder hål med 0.3 mm diameter fyllda med värmeledande epoxi. För extrema fall bäddar vi in ​​kopparmynt direkt i kretskortet för att uppnå värmebeständighet under 1 °C/W.
• Arbeta med kylsystemModerna servrar använder olika kylmetoder – traditionell luftkylning, direkt vätskekylning eller fullständig nedsänkningskylning. Kretskortsdesigner måste rymma monteringspunkter för kylplattor, utrymme för värmerör och i vissa fall speciella beläggningar för kompatibilitet med nedsänkningskylning.

Effektiv ström- och temperaturdesign är avgörande för att säkerställa tillförlitlig drift av högpresterande datorsystem, särskilt i datacentermiljöer. Genom att integrera avancerade strömförsörjningslösningar och temperaturhanteringstekniker förhindrar vi överhettning, minimerar energiförluster och säkerställer livslängden för kritiska komponenter, vilket bibehåller optimal systemprestanda även under de tyngsta arbetsbelastningarna.

Från prototyp till massproduktion inom tillverkning av GPU-serverkretskort

Att övergå från initiala prototyper till fullskalig produktion av GPU-serverkretskort kräver noggrann planering och precision. Många konstruktioner som fungerar som prototyp kan möta utmaningar när de skalas upp för massproduktion. Därför är det avgörande att ha tillverkningsexpertis för att säkerställa konsekvens och kvalitet i varje steg.

• Design för tillverkning (DFM) granskningInnan produktionen påbörjas utför vi DFM-granskningar för att identifiera potentiella problem, såsom otillräckliga ringar eller felaktig placering av spår. Tidig upptäckt hjälper till att undvika kostsamma omdesigner och säkerställer att designen är produktionsklar för GPU-serverkretskort.
• PrototypvalideringsprocessVåra prototyper genomgår grundliga tester, inklusive tvärsnittsvias, röntgeninspektion av BGA-lödfogar och impedanskontroller av kritiska spår. Vi bygger vanligtvis flera prototyper för att säkerställa att design- och tillverkningsprocessen uppfyller de höga prestandastandarder som krävs för GPU-serverkretskort.
• Skalning till produktionsvolymerVåra produktionsprocesser säkerställer konsekvens oavsett om det gäller tillverkning av 10 eller 10,000 XNUMX enheter. Med hjälp av statistisk processkontroll, automatiserade optiska inspektioner och stickprovsbaserade tester upprätthåller vi kvalitet och tillförlitlighet i alla produktionsserier av GPU-serverkretskort.

Vårt tillvägagångssätt säkerställer en sömlös övergång från prototyp till massproduktion, och levererar högkvalitativa och pålitliga GPU-serverkretskort för nästa generations serverhårdvara.