ในยุคปัจจุบันของการพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ที่กำลังเฟื่องฟู เซิร์ฟเวอร์ AI ซึ่งเป็นผู้ให้บริการหลักของการประมวลผลอัจฉริยะ มีผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของแอปพลิเคชัน AI และ pcb ซึ่งเป็นส่วนประกอบพื้นฐานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งในเซิร์ฟเวอร์ AI
ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดของเซิร์ฟเวอร์ AI สำหรับแผงวงจรพิมพ์ข้อกำหนดการรับส่งข้อมูลความเร็วสูง
เซิร์ฟเวอร์ AI มีหน้าที่รับผิดชอบในการประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาลและดำเนินงานด้านการคำนวณที่ซับซ้อน ทำให้ความเร็วในการส่งข้อมูลเป็นตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพหลัก จากตัวอย่างการฝึกโมเดล AI ข้อมูลจำนวนมากจำเป็นต้องได้รับการแลกเปลี่ยนบ่อยครั้งระหว่างชิป หน่วยความจำ และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลในช่วงเวลาสั้นๆ ณ จุดนี้ PCB จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าสัญญาณข้อมูลมีเสถียรภาพและแม่นยำในระหว่างการส่ง-ความถี่สูงและความเร็วสูง- เพื่อหลีกเลี่ยงการลดทอนสัญญาณและการบิดเบือนของสัญญาณ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ แผงวงจรพิมพ์จำเป็นต้องมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำและคุณลักษณะค่าการสูญเสียต่ำ เพื่อลดการสูญเสียการส่งสัญญาณ ในขณะเดียวกัน การควบคุมอิมพีแดนซ์ที่แม่นยำก็เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ การตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจับคู่อิมพีแดนซ์ของเส้นทางการส่งสัญญาณเท่านั้นจึงจะสามารถป้องกันการสะท้อนของสัญญาณได้ และการส่งข้อมูลจะแม่นยำและปราศจากข้อผิดพลาด
ข้อกำหนดการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
ชิปประสิทธิภาพสูง-จำนวนมากภายในเซิร์ฟเวอร์ AI ก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมากระหว่างการทำงาน หากการกระจายความร้อนไม่ตรงเวลา อุณหภูมิที่สูงของชิปจะทำให้ประสิทธิภาพลดลงและแม้กระทั่งความเสียหายของฮาร์ดแวร์ ตัวอย่างเช่น เมื่อทำงานในคลัสเตอร์ GPU ชิป GPU หลายตัวที่ทำงานพร้อมกันอาจทำให้อุณหภูมิในพื้นที่สูงกว่า 120 องศา ดังนั้นแผงวงจรพิมพ์จึงต้องแบกรับภาระการกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งต้องใช้วัสดุการนำความร้อนสูง เช่น พื้นผิวอะลูมิเนียม (ที่มีค่าการนำความร้อนสูงถึง 2.0W/m · K) หรือบล็อกทองแดงแบบฝังเพื่อเพิ่มความสามารถในการกระจายความร้อน ในเวลาเดียวกัน ผ่านช่องกระจายความร้อนที่เหมาะสม เช่น การตั้งรูกระจายความร้อน ชั้นกระจายความร้อน ฯลฯ ความร้อนจะถูกนำทางไปยังแผงระบายความร้อนอย่างรวดเร็วเพื่อรักษาการทำงานของชิปให้มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิที่เหมาะสม
ข้อกำหนดโครงร่างวงจรความหนาแน่นสูง
ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี AI การบูรณาการส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ในเซิร์ฟเวอร์ AI ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แผงวงจรพิมพ์จะต้องมีโครงร่างวงจรที่หนาแน่นขึ้นภายในพื้นที่จำกัด เพื่อตอบสนองความต้องการในการเพิ่มจำนวนส่วนประกอบและความซับซ้อนในการทำงาน สิ่งนี้เหมือนกับการวางแผนถนนและอาคารเพิ่มเติมภายในพื้นที่เมืองที่จำกัด เพื่อให้มั่นใจว่ามีรูปแบบที่กะทัดรัดและไม่-รบกวนระหว่างเส้นและส่วนประกอบต่างๆ ตัวอย่างเช่น โมดูลเร่งความเร็ว AI ขนาดเล็กมักจะใช้เทคโนโลยี HDI ลำดับ 4-5 ซึ่งเพิ่มความหนาแน่นของสายไฟอย่างมาก ลดขนาดแผงวงจร และรับประกันความเสถียรในการส่งสัญญาณผ่านรูไมโคร รูบอด และรูฝัง
บทบาทสำคัญของ pcb ในเซิร์ฟเวอร์ AI
การสนับสนุนทางกายภาพและแพลตฟอร์มการเชื่อมต่อไฟฟ้า
pcb ให้การสนับสนุนทางกายภาพที่มั่นคงสำหรับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ในเซิร์ฟเวอร์ AI เช่นเดียวกับรากฐานของอาคาร ในขณะเดียวกันก็สร้างเครือข่ายการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบต่างๆ โดยเชื่อมต่อส่วนประกอบหลักอย่างแน่นหนา เช่น CPU, GPU, หน่วยความจำ และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลเพื่อให้สามารถทำงานร่วมกันได้ จากมุมมองระดับมหภาค การส่งสัญญาณข้อมูล การกระจายพลังงาน และการจัดการระหว่างส่วนประกอบต่างๆ ภายในเซิร์ฟเวอร์ ล้วนขึ้นอยู่กับ PCB ส่วนประกอบต่างๆ มีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับการส่งสัญญาณ และแผงวงจรพิมพ์ก็ตอบสนองความต้องการที่หลากหลายเหล่านี้ผ่านโครงร่างวงจรและเส้นทางการส่งสัญญาณอย่างระมัดระวัง เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานที่ประสานกันของระบบเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมด
การส่งสัญญาณข้อมูลและการจัดการพลังงาน
ในแง่ของการส่งสัญญาณข้อมูล pcb มีหน้าที่ในการส่งสัญญาณข้อมูลที่สร้างโดยส่วนประกอบต่าง ๆ ไปยังส่วนประกอบเป้าหมายได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ข้อมูลที่ประมวลผลโดย CPU จะต้องถูกส่งไปยังที่เก็บข้อมูลหน่วยความจำผ่าน pcb หรือไปยัง GPU เพื่อการคำนวณต่อไป ในระหว่างกระบวนการนี้ PCB จะต้องมั่นใจในความสมบูรณ์และความเสถียรของสัญญาณ ในด้านการจัดการพลังงาน PCB มีหน้าที่กระจายพลังงานไปยังส่วนประกอบต่างๆ อย่างเสถียร เพื่อให้มั่นใจว่าแต่ละส่วนประกอบได้รับแรงดันและกระแสที่เหมาะสม ในเวลาเดียวกัน ด้วยการจัดเรียงชั้นพลังงานและกราวด์อย่างสมเหตุสมผล เสียงรบกวนของพลังงานและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจะลดลง ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมทางไฟฟ้าที่ดีสำหรับการส่งสัญญาณ
วัสดุและเทคโนโลยีขั้นสูงที่ตอบสนองความต้องการ
วัสดุและกระบวนการสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูง-
เพื่อตอบสนองความต้องการของเซิร์ฟเวอร์ AI สำหรับการส่งแผงวงจรพิมพ์ความเร็วสูง- อุตสาหกรรมจึงได้นำชุดวัสดุขั้นสูงมาใช้ วัสดุอุดโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีนและเซรามิกเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการใช้งานความถี่สูง- เนื่องจากมีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำและมีคุณลักษณะค่าการสูญเสียต่ำ อย่างไรก็ตาม ต้นทุนที่สูงของวัสดุเหล่านี้จำกัดการใช้งานขนาดใหญ่- ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตบางรายจึงได้พัฒนาซับสเตรตแบบผสม เช่น การรวม FR-4 กับ PTFE โดยใช้วัสดุ FR-4 ต้นทุนต่ำ-ในชั้นสัญญาณที่ไม่สำคัญ และ PTFE ในชั้นสัญญาณวิกฤต ซึ่งช่วยลดต้นทุนได้อย่างมีประสิทธิภาพพร้อมทั้งรับประกันประสิทธิภาพ ในด้านเทคโนโลยี เทคโนโลยีการเจาะด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย การเจาะเชิงกลแบบดั้งเดิมมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดครีบเมื่อประมวลผลรูรับแสงที่ต่ำกว่า 0.2 มม. ซึ่งอาจส่งผลต่อการนำไฟฟ้าและการส่งสัญญาณของรูทะลุ เทคโนโลยีการเจาะด้วยเลเซอร์ CO ₂ สามารถบรรลุการประมวลผลรูขนาดเล็ก 0.15 มม. โดยมีความหยาบของผนังรูน้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 μm ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการส่งสัญญาณความถี่สูงได้อย่างมาก นอกจากนี้ กระบวนการแกะสลักขั้นสูงยังสามารถบรรลุผลการผลิตวงจรที่ละเอียดยิ่งขึ้น และตรงตามข้อกำหนดการเดินสายที่มีความหนาแน่นสูง
เทคโนโลยีการกระจายความร้อนและการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง
เพื่อเอาชนะปัญหาการกระจายความร้อน นอกเหนือจากการใช้วัสดุที่มีการนำความร้อนสูง ผู้ผลิตยังคงคิดค้นนวัตกรรมในการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง PCB ต่อไป ตัวอย่างเช่น การใช้เทคโนโลยีแผ่นทองแดงหนา 6 ออนซ์สามารถลดความต้านทานความร้อนได้ 30% และปรับปรุงการกระจายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในแผงวงจรพิมพ์ของเซิร์ฟเวอร์ AI ระดับสูง-บางแผง แผ่นความร้อนหรือท่อความร้อนที่สม่ำเสมอก็ถูกฝังอยู่เช่นกัน ซึ่งใช้การนำความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อกระจายความร้อนที่สร้างโดยชิปไปยัง PCB ทั้งหมดอย่างรวดเร็ว จากนั้นใช้อุปกรณ์กระจายความร้อนภายนอก เช่น แผงระบายความร้อนเพื่อกระจายความร้อน ในเวลาเดียวกัน เพิ่มประสิทธิภาพเค้าโครง PCB โดยเน้นส่วนประกอบที่มีกำลังสูง-ในพื้นที่ที่มีการระบายความร้อนที่ดี และเพิ่มจำนวนและความหนาแน่นของรูกระจายความร้อนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อนให้ดียิ่งขึ้น ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการกระจายความร้อนอย่างครอบคลุม ทำให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิชิปของเซิร์ฟเวอร์ AI จะอยู่ในช่วงที่ปลอดภัยภายใต้-การทำงานที่มีโหลดสูงในระยะยาว ทำให้มั่นใจได้ว่าการทำงานของเซิร์ฟเวอร์จะมีเสถียรภาพ
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในการเดินสายที่มีความหนาแน่นสูง-
เพื่อให้มีการเดินสายที่มีความหนาแน่นสูง- เทคโนโลยี HDI จึงกลายเป็นกระแสหลัก HDI บรรลุการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่แน่นแฟ้นยิ่งขึ้นระหว่างชั้นต่างๆ โดยการสร้างจุดแวะเล็กๆ (รูขนาดเล็ก รูตัน และรูฝัง) ในชั้นในของ PCB ในเมนบอร์ดเซิร์ฟเวอร์ AI บางตัวที่ต้องการพื้นที่สูงมาก เทคโนโลยี HDI จะเพิ่มความหนาแน่นของสายไฟสูงกว่าแผงวงจรพิมพ์แบบเดิมหลายเท่า ในเวลาเดียวกัน แผงวงจรพิมพ์หลาย-ชั้นก็กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยให้พื้นที่มากขึ้นสำหรับโครงร่างวงจรโดยการเพิ่มจำนวนชั้น ซึ่งสามารถรองรับส่วนประกอบได้มากขึ้นและวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น เลเยอร์ PCB ของเซิร์ฟเวอร์ AI บางตัวมีเกิน 18 เลเยอร์ และถึง 32 เลเยอร์ด้วยซ้ำ ในแผงวงจรพิมพ์หลาย-ชั้น การวางแผนที่เหมาะสมในการวางเลย์เอาต์ของกำลัง กราวด์ และชั้นสัญญาณช่วยลดการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าและสัญญาณข้ามขวางได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณ และตรงตาม-ข้อกำหนดประสิทธิภาพสูงของเซิร์ฟเวอร์ AI