در عصر کنونی توسعه پررونق هوش مصنوعی، سرورهای هوش مصنوعی به عنوان حامل اصلی محاسبات هوشمند، تأثیر مستقیمی بر عملکرد برنامه های کاربردی هوش مصنوعی دارند. و PCB، جزء اساسی در دستگاه های الکترونیکی، در سرورهای هوش مصنوعی بسیار مهم است.
الزامات عملکرد سختگیرانه سرورهای هوش مصنوعی برای برد مدارهای چاپی الزامات انتقال داده با سرعت بالا
سرورهای هوش مصنوعی مسئول پردازش حجم عظیمی از داده ها و انجام وظایف محاسباتی پیچیده هستند که سرعت انتقال داده ها را به یک شاخص کلیدی عملکرد تبدیل می کند. با در نظر گرفتن آموزش مدل AI به عنوان مثال، مقدار زیادی از داده ها باید به طور مکرر بین تراشه ها، حافظه و دستگاه های ذخیره سازی در مدت زمان کوتاه رد و بدل شوند. در این مرحله، PCB باید اطمینان حاصل کند که سیگنال داده در هنگام انتقال-فرکانس و سرعت بالا{3}} پایدار و دقیق است و از تضعیف و اعوجاج سیگنال جلوگیری میکند. برای دستیابی به این هدف، بردهای مدارهای چاپی باید دارای ویژگی های ثابت دی الکتریک پایین و ضریب تلفات پایین برای کاهش تلفات انتقال سیگنال باشند. در همین حال، کنترل دقیق امپدانس ضروری است. تنها با حصول اطمینان از تطابق امپدانس مسیر انتقال سیگنال می توان از بازتاب سیگنال جلوگیری کرد و از دقیق و بدون خطا بودن انتقال داده اطمینان حاصل کرد.
الزامات اتلاف گرمای کارآمد
تراشه های متعدد{0}}با عملکرد بالا در سرور هوش مصنوعی مقدار قابل توجهی گرما را در حین کار تولید می کنند. اگر اتلاف گرما به موقع نباشد، دمای بالای تراشه منجر به کاهش عملکرد و حتی آسیب سخت افزاری می شود. به عنوان مثال، هنگام کار در یک کلاستر GPU، چندین تراشه GPU که با هم کار می کنند می توانند باعث افزایش دمای محلی به بالای 120 درجه شوند. بنابراین، بردهای مدارهای چاپی باید مسئولیت اتلاف گرمای کارآمد را بر عهده بگیرند. این امر مستلزم استفاده از مواد رسانایی حرارتی بالا، مانند بسترهای آلومینیومی (با رسانایی حرارتی تا 2.0W/m · K) یا بلوکهای مسی تعبیهشده برای افزایش قابلیت اتلاف حرارت است. در عین حال، از طریق کانالهای اتلاف حرارت مناسب مانند راهاندازی سوراخهای اتلاف حرارت، لایههای اتلاف حرارت و غیره، گرما به سرعت به سمت هیت سینک هدایت میشود تا عملکرد پایدار تراشه در دمای مناسب حفظ شود.
الزامات چیدمان مدار با چگالی بالا
با توسعه فناوری هوش مصنوعی، ادغام قطعات الکترونیکی در سرورهای هوش مصنوعی همچنان رو به افزایش است. بردهای مدارهای چاپی باید در یک فضای محدود به چیدمان مدارهای متراکم تری دست یابند تا نیازهای افزایش تعداد اجزا و پیچیدگی عملکردی را برآورده کنند. این مانند برنامه ریزی جاده ها و ساختمان های بیشتر در یک فضای محدود شهری است که هم از چیدمان فشرده و هم عدم تداخل بین خطوط و اجزای مختلف- اطمینان حاصل می کند. به عنوان مثال، ماژولهای شتابدهنده هوش مصنوعی کوچک اغلب از فناوری HDI مرتبه 4-5 استفاده میکنند که تراکم سیمکشی را تا حد زیادی افزایش میدهد، اندازه برد مدار را کاهش میدهد و ثبات انتقال سیگنال را از طریق سوراخهای کوچک، سوراخهای کور و سوراخهای مدفون تضمین میکند.
نقش کلیدی PCB در سرورهای هوش مصنوعی
پشتیبانی فیزیکی و پلت فرم اتصال الکتریکی
pcb پشتیبانی فیزیکی محکمی را برای اجزای مختلف الکترونیکی در سرورهای هوش مصنوعی، درست مانند پایه یک ساختمان، فراهم می کند. در همان زمان، یک شبکه اتصال الکتریکی بین اجزا ایجاد میکند و اجزای کلیدی مانند CPU، GPU، حافظه و ذخیرهسازی را محکم به هم متصل میکند تا آنها را قادر به کار با یکدیگر کند. از منظر ماکرو، انتقال سیگنال داده، توزیع نیرو و مدیریت بین اجزای مختلف در سرور همگی به PCB متکی هستند. اجزای مختلف الزامات مختلفی برای انتقال سیگنال دارند و بردهای مدارهای چاپی این نیازهای متنوع را از طریق طرح مداری دقیق و مسیرهای انتقال سیگنال برآورده می کنند و از عملکرد هماهنگ کل سیستم سرور اطمینان می دهند.
انتقال سیگنال داده و مدیریت توان
از نظر انتقال سیگنال داده، pcb وظیفه انتقال دقیق و سریع سیگنال های داده تولید شده توسط قطعات مختلف به قطعه مورد نظر را بر عهده دارد. به عنوان مثال، داده های پردازش شده توسط CPU باید از طریق PCB یا به GPU برای محاسبات بیشتر به حافظه ذخیره شود. در طول این فرآیند، PCB باید از یکپارچگی و پایداری سیگنال اطمینان حاصل کند. از نظر مدیریت توان، pcb وظیفه توزیع پایدار برق را به اجزای مختلف بر عهده دارد و اطمینان حاصل می کند که هر قطعه ولتاژ و جریان مناسب را دریافت می کند. در عین حال، با چیدمان معقول لایه های برق و زمین، می توان نویز برق و تداخل الکترومغناطیسی را کاهش داد و محیط الکتریکی خوبی برای انتقال سیگنال ایجاد کرد.
مواد و فناوری های پیشرفته که تقاضا را برآورده می کند
مواد و فرآیندهای انتقال سریع-
برای پاسخگویی به تقاضای سرورهای هوش مصنوعی برای-انتقال بردهای مدارهای چاپی با سرعت بالا، این صنعت از یک سری مواد پیشرفته استفاده کرده است. مواد پرکننده پلی تترا فلوئورواتیلن و سرامیکی به دلیل ویژگیهای ثابت دی الکتریک عالی و ضریب تلفات پایین، انتخابهای ایدهآلی برای کاربردهای با فرکانس بالا هستند. با این حال، هزینه بالای این مواد کاربرد آنها در مقیاس بزرگ را محدود میکند. برای این منظور، برخی از تولیدکنندگان بسترهای ترکیبی مانند ترکیب FR-4 با PTFE، با استفاده از-FR{17}}4 متریال کم هزینه در لایههای سیگنال غیر بحرانی، و PTFE در لایههای سیگنال بحرانی، که به طور موثر هزینهها را کاهش میدهد و در عین حال عملکرد را تضمین میکند، ایجاد کردهاند. از نظر فناوری، فناوری حفاری لیزری به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. حفاری مکانیکی سنتی در هنگام پردازش دیافراگمهای زیر 0.2 میلیمتر مستعد ایجاد سوراخهایی است که میتواند بر رسانایی و انتقال سیگنال از سوراخها تأثیر بگذارد. فناوری حفاری لیزری CO2 می تواند به پردازش میکرو حفره 0.15 میلی متری با زبری دیواره سوراخ کمتر یا مساوی 15 میکرومتر دست یابد که به طور قابل توجهی کارایی انتقال سیگنال با فرکانس بالا را بهبود می بخشد. علاوه بر این، فرآیندهای اچینگ پیشرفته می توانند به ساخت مدار ریزتر دست یابند و الزامات سیم کشی با چگالی بالا را برآورده کنند.
فناوری اتلاف حرارت و بهینه سازی ساختاری
برای غلبه بر مشکل اتلاف گرما، علاوه بر استفاده از مواد رسانایی حرارتی بالا، سازندگان همچنان به نوآوری در بهینه سازی ساختار PCB ادامه می دهند. به عنوان مثال، استفاده از فناوری صفحه مسی ضخیم 6 اونس می تواند مقاومت حرارتی را تا 30 درصد کاهش دهد و به طور موثر اتلاف گرما را بهبود بخشد. در برخی از بردهای مدارهای چاپی سرور با هوش مصنوعی پیشرفته، صفحات حرارتی یا لولههای حرارتی یکنواخت نیز تعبیه شدهاند که از رسانایی گرمایی کارآمد خود برای دفع سریع گرمای تولید شده توسط تراشه به کل PCB استفاده میکنند و سپس از دستگاههای دفع حرارت خارجی مانند سینکهای حرارتی برای دفع آن استفاده میکنند. در عین حال، با متمرکز کردن اجزای{6}}قدرت بالا در مناطقی با اتلاف گرما خوب، و افزایش تعداد و تراکم سوراخهای اتلاف گرما برای بهبود بیشتر راندمان اتلاف گرما، چیدمان PCB را بهینه کنید. از طریق کاربرد جامع این فناوریهای اتلاف گرما، اطمینان حاصل میشود که دمای تراشه سرور هوش مصنوعی تحت عملکرد طولانیمدت بار بالا در محدوده ایمن باقی میماند و عملکرد پایدار سرور را تضمین میکند.
پیشرفت فناوری در سیم کشی با تراکم بالا-
برای دستیابی به سیمکشی با چگالی بالا، فناوری HDI به جریان اصلی تبدیل شده است. HDI اتصالات الکتریکی محکم تری را بین لایههای مختلف ایجاد میکند و با ایجاد گذرگاههای کوچک (حفرههای کوچک، سوراخهای کور و سوراخهای مدفون) در لایه داخلی PCB. در برخی از مادربردهای سرور هوش مصنوعی که به فضای بسیار بالایی نیاز دارند، فناوری HDI تراکم سیمکشی را چندین برابر بیشتر از بردهای مدارهای چاپی سنتی افزایش میدهد. در همان زمان، بردهای مدارهای چاپی چند لایه به طور مداوم در حال توسعه هستند و با افزایش تعداد لایهها، فضای بیشتری را برای چیدمان مدار فراهم میکنند که میتواند اجزای بیشتر و مدارهای پیچیدهتری را در خود جای دهد. به عنوان مثال، لایههای PCB برخی از سرورهای هوش مصنوعی از 18 لایه فراتر رفته و حتی به 32 لایه رسیده است. در بردهای مدارهای چاپی چندلایه، برنامهریزی معقول برای چیدمان لایههای قدرت، زمین و سیگنال بهطور مؤثر تداخل الکترومغناطیسی و تداخل سیگنال را کاهش میدهد، یکپارچگی سیگنال را بهبود میبخشد، و نیازمندیهای{10} عملکرد بالای سرورهای هوش مصنوعی را برآورده میکند.