การผลิต PCB เซิร์ฟเวอร์ GPU

เหตุใดจึงควรเลือก Highleap Electronics สำหรับการผลิต PCB ของเซิร์ฟเวอร์

Highleap Electronics เชี่ยวชาญในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับเซิร์ฟเวอร์ GPU และฮาร์ดแวร์ AI เราเป็นโรงงานผลิต PCB แบบครบวงจรที่จัดการทุกอย่างตั้งแต่ต้นแบบไปจนถึงการผลิตจำนวนมาก โดยมีความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษในแผงวงจรที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันในศูนย์ข้อมูล โรงงานของเราผลิตเมนบอร์ด การ์ดไรเซอร์ แผงวงจรจ่ายไฟ และระบบเชื่อมต่อต่างๆ ที่เซิร์ฟเวอร์ GPU ต้องการในการทำงาน ไม่ว่าคุณจะต้องการผลิต PCB สำหรับเซิร์ฟเวอร์ มาตรฐาน หรือการผลิต PCB สำหรับ GPU โดยเฉพาะ เราก็มีศักยภาพที่จะส่งมอบให้ได้

• ความสามารถในการผลิต PCB ความเร็วสูง:เราผลิตบอร์ดที่รองรับความเร็ว PCIe Gen5 (32 GT/s) และ Gen6 (64 GT/s) พร้อมการควบคุมอิมพีแดนซ์ภายใน ±7% สายการผลิตของเรารองรับทุกอย่างตั้งแต่บอร์ด 4 ชั้นไปจนถึงการออกแบบ 28 ชั้นที่ซับซ้อน โดยใช้การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติในหลายขั้นตอนเพื่อตรวจจับข้อบกพร่องตั้งแต่เนิ่นๆ ในกระบวนการ ความเชี่ยวชาญนี้ยังครอบคลุมไปถึง แผงวงจรพิมพ์แบบเอจคอมพิวติ้ง แอปพลิเคชันที่ความหน่วงและความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญ
• การผลิตบอร์ดหลายชั้นที่ซับซ้อน:เมนบอร์ดเซิร์ฟเวอร์ GPU โดยทั่วไปต้องใช้ 16-24 ชั้นเพื่อกำหนดเส้นทางสัญญาณที่จำเป็นทั้งหมด เราใช้ HDI PCB เทคโนโลยีไมโครเวียที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กถึง 75 ไมโครเมตร และรักษาระดับการลงรายการเลเยอร์ต่อเลเยอร์ได้ภายใน ±50 ไมโครเมตร ความแม่นยำนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการจัดเส้นทางคู่ดิฟเฟอเรนเชียลหลายร้อยคู่ที่ต้องรักษาความยาวให้ตรงกัน
• การประกอบ SMT สำหรับส่วนประกอบที่มีความหนาแน่นสูง:เครื่องหยิบและวางของเรามีความแม่นยำ ±30μm สำหรับชิ้นส่วนที่มีระยะพิทช์ละเอียด รองรับได้ตั้งแต่ชิ้นส่วนชิป 01005 ไปจนถึงแพ็คเกจ BGA ขนาดใหญ่ที่มีลูกบอลมากกว่า 3,000 ลูก เราใช้เตาหลอมไนโตรเจนเพื่อให้แน่ใจว่ารอยประสานเกิดการขึ้นรูปอย่างถูกต้อง ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ BGA ขนาดใหญ่ที่ใช้ใน การประกอบแผงวงจรพิมพ์เมนบอร์ดเซิร์ฟเวอร์.
• กำลังการผลิตปริมาณมาก:เราขยายการผลิตจากต้นแบบบอร์ด 5-10 บอร์ด ไปสู่ปริมาณการผลิตที่เกิน 10,000 หน่วยต่อเดือน ความสัมพันธ์ในห่วงโซ่อุปทานของเราช่วยให้มั่นใจได้ว่าส่วนประกอบต่างๆ จะพร้อมใช้งานแม้ในช่วงที่ขาดแคลน และเรายังคงรักษามาตรฐานคุณภาพที่ควบคุมอัตราข้อบกพร่องให้ต่ำกว่า 100 DPPM แม้ในปริมาณมาก

การผสมผสานความสามารถเหล่านี้ทำให้เราเป็นพันธมิตรที่เชื่อถือได้สำหรับบริษัทที่กำลังพัฒนาฮาร์ดแวร์เซิร์ฟเวอร์ยุคใหม่ เราให้บริการผลิตและประกอบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ของเซิร์ฟเวอร์ GPU เพื่อมอบโซลูชันความเร็วสูงที่เชื่อถือได้สำหรับแอปพลิเคชัน AI และศูนย์ข้อมูล

ข้อกำหนดการออกแบบที่จำเป็นสำหรับเมนบอร์ดเซิร์ฟเวอร์ GPU

แผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับเซิร์ฟเวอร์ GPU เป็นหนึ่งในแผงวงจรที่ซับซ้อนที่สุดที่ผลิตอยู่ในปัจจุบัน แผงวงจรทั่วไปต้องรองรับ GPU 4-8 ตัว โดยแต่ละตัวต้องการการเชื่อมต่อ PCIe 16 เลน พร้อมระบบจ่ายไฟที่สามารถรองรับกำลังไฟ 300-700 วัตต์ต่อการ์ด ข้อกำหนดเหล่านี้เป็นแรงผลักดันให้เกิดการตัดสินใจด้านการออกแบบ ซึ่งส่งผลกระทบต่อทุกแง่มุมของกระบวนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบเมนบอร์ด AI เฉพาะทาง

• จำนวนชั้นและข้อกำหนดการซ้อน:บอร์ดเซิร์ฟเวอร์ GPU ส่วนใหญ่ใช้ 16-24 เลเยอร์ แม้ว่าบางรุ่นจะรองรับได้ถึง 28 เลเยอร์หรือมากกว่า การวางซ้อนต้องสมดุลระหว่างเลเยอร์สัญญาณความเร็วสูง (โดยทั่วไปอยู่ที่เลเยอร์ภายนอก) ระนาบพลังงาน (ใช้ทองแดง 2-4 ออนซ์) และจุดอ้างอิงกราวด์ การเชื่อมต่อ GPU แต่ละครั้งอาจต้องใช้เลเยอร์การจัดเส้นทาง 4-6 เลเยอร์เพื่อรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณให้เหมาะสม ของเรา แนวทาง HDI PCB สำหรับเมนบอร์ดเซิร์ฟเวอร์ ให้ข้อมูลจำเพาะโดยละเอียดสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนเหล่านี้
• ความท้าทายในการกำหนดเส้นทางความหนาแน่นสูง:การกำหนดเส้นทางจะยากขึ้นแบบทวีคูณเมื่อมี GPU เพิ่มมากขึ้น GPU หนึ่งตัวต้องใช้คู่สายดิฟเฟอเรนเชียลประมาณ 100 คู่สำหรับ PCIe, การจัดการพลังงาน และสัญญาณเสริม การรักษาความยาวเส้นที่ตรงกันภายใน 5 มิล ขณะเดียวกันก็หลีกเลี่ยงสัญญาณครอสทอล์ค จำเป็นต้องมีการวางแผนอย่างรอบคอบและมักจะต้องทำการกำหนดเส้นทางซ้ำหลายครั้ง
• ข้อกำหนดความแม่นยำสำหรับ BGA และขั้วต่อ:ส่วนประกอบของเซิร์ฟเวอร์ใช้ BGA ขนาดใหญ่ที่ต้องการการจัดวางที่แม่นยำและความเรียบที่สมบูรณ์แบบ สล็อต GPU ต้องรองรับการ์ดที่มีน้ำหนักสูงสุด 3 กิโลกรัม โดยยังคงรักษาการสัมผัสทางไฟฟ้าไว้ตลอดการเสียบหลายพันรอบ ขั้วต่อไฟฟ้าต้องรองรับกำลังไฟสูงสุด 600 วัตต์ และต้องอยู่ในขีดจำกัดอุณหภูมิ

การจัดการวัสดุและสัญญาณความเร็วสูง

ความเร็ว PCIe Gen5 และ Gen6 ต้องการการเลือกวัสดุอย่างระมัดระวังตลอดเส้นทางสัญญาณ วัสดุ FR-4 มาตรฐานไม่สามารถรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ความถี่เหล่านี้ได้ ทำให้ การเลือก วัสดุเคลือบ PCBเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการออกแบบ

• การเลือกวัสดุ PCB ที่เหมาะสมชั้นความเร็วสูงต้องการวัสดุที่มีการสูญเสียต่ำ เช่น Megtron 6, Megtron 7 หรือลามิเนตชนิดพิเศษที่มีการสูญเสียต่ำ วัสดุเหล่านี้รักษาค่าคงที่ไดอิเล็กตริกไว้ที่ประมาณ 3.3-3.5 และค่าแทนเจนต์การสูญเสียต่ำกว่า 0.002 ที่ 10 GHz ต้นทุนวัสดุอาจสูงถึง 500-1000 ดอลลาร์ต่อแผงสำหรับวัสดุพื้นฐานคุณภาพสูง ดังนั้นเราจึงมักใช้โครงสร้างแบบไฮบริดโดยใช้วัสดุความเร็วสูงเฉพาะในกรณีที่จำเป็นเท่านั้น
• การจัดการความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ 32+ GT/sที่ความเร็ว PCIe Gen5 และ Gen6 ทุกช่องทาง ทุกมิลลิเมตรของร่องรอย และทุกตัวเชื่อมต่อล้วนส่งผลต่อคุณภาพสัญญาณ เราใช้การเจาะกลับเพื่อลบสตับของช่องทาง จัดทำระยะห่างของช่องทางให้เหมาะสมเพื่อลดสัญญาณรบกวน และควบคุมอิมพีแดนซ์ตลอดช่วงการเปลี่ยนผ่าน การจำลองแบบก่อนการวางผังช่วยระบุจุดที่มีปัญหาก่อนตัดสินใจติดตั้งฮาร์ดแวร์
• วิธีการทดสอบและการตรวจสอบ:เราตรวจสอบประสิทธิภาพความเร็วสูงโดยใช้รีเฟลกโตเมตรีแบบโดเมนเวลา (TDR) สำหรับการตรวจสอบอิมพีแดนซ์ และเครื่องวิเคราะห์เครือข่ายเวกเตอร์สำหรับการวัดพารามิเตอร์ S สูงสุด 67 GHz การทดสอบแผนภาพตายืนยันว่าสัญญาณยังคงรักษาระยะขอบที่เพียงพอหลังจากพิจารณาความแปรผันของการผลิตแล้ว

โซลูชันการส่งพลังงานและการจัดการความร้อน

หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) สมัยใหม่ใช้พลังงานมหาศาล – GPU รุ่น H100 ตัวเดียวอาจใช้พลังงานถึง 700 วัตต์ และเซิร์ฟเวอร์ที่มี GPU 8 ตัวต้องใช้พลังงานมากกว่า 5 กิโลวัตต์สำหรับ GPU เพียงอย่างเดียว พลังงานนี้ต้องถูกส่งอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็ต้องจัดการกับความร้อนที่เกิดขึ้นจากทั้งวงจรแปลงพลังงานและตัว GPU เอง ความท้าทายเหล่านี้มีความรุนแรงเป็นพิเศษในแอปพลิเคชันการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูง

• การออกแบบทองแดงหนาสำหรับกระแสไฟฟ้าสูง:แผงจ่ายไฟใช้ทองแดงขนาด 4-10 ออนซ์ เพื่อรองรับกระแสไฟฟ้าเกิน 100 แอมแปร์ต่อ GPU เราใช้เส้นทางจ่ายกระแสไฟฟ้าแบบขนานและใช้ Via Array จำนวนมาก (โดยปกติจะมี Via มากกว่า 200 Via) สำหรับการเปลี่ยนผ่านเลเยอร์ การวิเคราะห์ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าช่วยให้มั่นใจได้ว่าไม่มีพื้นที่ใดเกิน 30 แอมแปร์ต่อตารางนิ้ว เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป
• โซลูชันความร้อนแบบบูรณาการ:เราผลิตฮีตซิงก์ แผ่นทำความเย็น และห้องระเหยแบบกำหนดเองที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับการกำหนดค่าเซิร์ฟเวอร์แต่ละแบบ รูระบายความร้อนใต้ส่วนประกอบกำลังสูงใช้รูขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 มม. ที่บรรจุด้วยอีพอกซีนำความร้อน สำหรับกรณีที่รุนแรง เราฝังเหรียญทองแดงลงในแผงวงจรพิมพ์โดยตรงเพื่อให้ทนความร้อนได้ต่ำกว่า 1°C/W
• การทำงานกับระบบทำความเย็น:เซิร์ฟเวอร์สมัยใหม่ใช้วิธีการระบายความร้อนที่หลากหลาย ทั้งการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิม การระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรง หรือการระบายความร้อนแบบจุ่มเต็มรูปแบบ การออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) จำเป็นต้องรองรับจุดติดตั้งสำหรับแผ่นทำความเย็น ระยะห่างสำหรับท่อระบายความร้อน และในบางกรณี ต้องมีการเคลือบพิเศษเพื่อให้รองรับการระบายความร้อนแบบจุ่มได้

การออกแบบพลังงานและความร้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งยวดเพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ของระบบคอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมศูนย์ข้อมูล ด้วยการผสานรวมโซลูชันการจ่ายพลังงานขั้นสูงและเทคนิคการจัดการความร้อน เราจึงสามารถป้องกันความร้อนสูงเกินไป ลดการสูญเสียพลังงาน และรับประกันอายุการใช้งานที่ยาวนานของส่วนประกอบสำคัญ จึงช่วยรักษาประสิทธิภาพการทำงานของระบบให้อยู่ในระดับสูงสุด แม้ภายใต้ภาระงานที่หนักที่สุด

จากต้นแบบสู่การผลิตจำนวนมากในการผลิต PCB เซิร์ฟเวอร์ GPU

การเปลี่ยนจากต้นแบบเริ่มต้นไปสู่การผลิตเต็มรูปแบบสำหรับ PCB เซิร์ฟเวอร์ GPU จำเป็นต้องอาศัยการวางแผนที่พิถีพิถันและความแม่นยำ การออกแบบจำนวนมากที่ใช้งานได้กับต้นแบบอาจเผชิญกับความท้าทายเมื่อขยายขนาดเพื่อการผลิตจำนวนมาก ดังนั้นความเชี่ยวชาญด้านการผลิตจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งยวด เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอและคุณภาพในทุกขั้นตอน

• บทวิจารณ์การออกแบบเพื่อการผลิต (DFM)ก่อนเริ่มการผลิต เราจะดำเนินการตรวจสอบ DFM เพื่อระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้น เช่น วงแหวนที่ไม่เหมาะสม หรือการวางตำแหน่งรอยต่อที่ไม่เหมาะสม การตรวจจับแต่เนิ่นๆ ช่วยหลีกเลี่ยงการออกแบบใหม่ที่มีค่าใช้จ่ายสูง และช่วยให้มั่นใจได้ว่าการออกแบบพร้อมสำหรับการผลิตสำหรับแผงวงจรพิมพ์เซิร์ฟเวอร์ GPU
• กระบวนการตรวจสอบต้นแบบ:ต้นแบบของเราผ่านการทดสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วน ซึ่งรวมถึงการเจาะผ่านรูพรุน การตรวจสอบจุดบัดกรี BGA ด้วยรังสีเอกซ์ และการตรวจสอบอิมพีแดนซ์ของร่องรอยวิกฤต โดยทั่วไปเราจะสร้างต้นแบบหลายชุดเพื่อให้มั่นใจว่ากระบวนการออกแบบและการผลิตเป็นไปตามมาตรฐานประสิทธิภาพสูงที่จำเป็นสำหรับแผงวงจรพิมพ์เซิร์ฟเวอร์ GPU
• การปรับขนาดตามปริมาณการผลิต:กระบวนการผลิตของเรารับประกันความสม่ำเสมอไม่ว่าจะผลิต 10 หรือ 10,000 ชิ้น ด้วยการควบคุมกระบวนการทางสถิติ การตรวจสอบด้วยแสงอัตโนมัติ และการทดสอบตามตัวอย่าง เราจึงรักษาคุณภาพและความน่าเชื่อถือในทุกขั้นตอนการผลิตของ PCB เซิร์ฟเวอร์ GPU

แนวทางของเรารับประกันการเปลี่ยนผ่านจากต้นแบบไปสู่การผลิตจำนวนมากอย่างราบรื่น โดยส่งมอบ PCB เซิร์ฟเวอร์ GPU ที่มีคุณภาพสูงและเชื่อถือได้สำหรับฮาร์ดแวร์เซิร์ฟเวอร์รุ่นถัดไปของคุณ