AI 服務(wù)器產(chǎn)品，作為人工智能的關(guān)鍵一環(huán)，在近年來(lái)得到了飛速的發(fā)展，從服務(wù)器的硬件架構(gòu)來(lái)看，AI 服務(wù)器通常配備有高效能的中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、張量處理器（TPU）或?qū)Ｓ玫腁I 計(jì)算芯片，以及大量的內(nèi)存和存儲(chǔ)空間。
在異構(gòu)方式上，AI 服務(wù)器可以分為CPU＋GPU、CPU＋FPGA、CPU＋TPU、CPU＋ASIC 或CPU＋多種加速卡。目前，產(chǎn)品中最常見的是CPU+多塊GPU 的方式。
AI服務(wù)器中的GPU加速卡集群
在AI 服務(wù)器的高速發(fā)展的市場(chǎng)背景下，AI 服務(wù)器加速卡模組集成度越來(lái)越高，盲孔疊層越來(lái)越密集帶來(lái)PCB的階數(shù)的提升。由于AI加速卡金手指區(qū)域需要滿足PCle5.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的要求，這就意味著金手指的厚度是固定的，由于AI加速卡層數(shù)比較高，PCB的厚度大于金手指的厚度，這就需要通過設(shè)計(jì)內(nèi)層埋置手指，之后通過揭蓋工藝將其露出，PCB加工制作難度大幅度提升。
由于AI加速卡會(huì)集成多個(gè)GPU，PCB的設(shè)計(jì)將會(huì)向高層數(shù)、高密集BGA、高阻抗傳輸速度轉(zhuǎn)變。PCB需要更高等級(jí)的高速板材和超低粗糙度的銅箔。AI加速卡的這些需求將會(huì)推動(dòng)PCB行業(yè)進(jìn)入一輪新的發(fā)展階段。
明陽(yáng)電路生產(chǎn)的AI加速卡的26層PCB產(chǎn)品特點(diǎn)如下：
高速材料
該P(yáng)CB采用了M7等級(jí)材料，可以滿足目前AI加速卡對(duì)高速信號(hào)傳輸時(shí)信號(hào)損耗的要求。
高層數(shù)、厚板、大尺寸
AI加速卡通常由多個(gè)GPU芯片組成，隨著大尺寸BGA芯片數(shù)量的增加，整板的走線互聯(lián)變得更加的密集，對(duì)應(yīng)的PCB層數(shù)將會(huì)增加，PCB板厚增加，尺寸也將會(huì)更大。
多階盲孔技術(shù)
通過多階盲孔技術(shù)，可以有效減少PCB的層數(shù)及板厚，避免出現(xiàn)Stub等不必要的走線，提升信號(hào)傳輸?shù)耐暾浴?/p>
高厚徑比
更高密集的布線設(shè)計(jì)，過孔孔徑也跟著變小，隨著板厚的增加，PCB的厚徑比隨之變大。
內(nèi)層揭蓋金手指
由于金手指的厚度必須滿足PCIe協(xié)議的要求，但是GPU集成密度變大之后，PCB板厚與要求的金手指厚度不一致。因此只能通過內(nèi)層揭蓋方案制作，提前埋置內(nèi)層手指，成品將內(nèi)置金手指揭開。
疊層設(shè)計(jì)難點(diǎn)
AI加速卡采用7階HDI設(shè)計(jì)，內(nèi)層需要埋置揭蓋金手指， 7次壓合已經(jīng)超過了常規(guī)FR4覆銅板的壓合次數(shù)限制。如果疊層設(shè)計(jì)不合理，壓合的時(shí)候板材漲縮控制不夠，那么成品PCB會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)翹曲、弓曲等問題，導(dǎo)致元器件無(wú)法貼裝。
高多層壓合難點(diǎn)
AI加速卡采用了M7等級(jí)的材料，與常規(guī)的FR4材料壓合參數(shù)相差較大，M7等級(jí)在壓合制作過程中，以下問題較為頻發(fā)：
①多次壓合，板邊區(qū)域多次熔合或打鉚釘，鉚釘區(qū)域位置形成了局部高低差，易導(dǎo)致失壓。
②多次壓合，不同層次的殘銅率，材料漲縮穩(wěn)定性難度大，需要得到穩(wěn)定的漲縮規(guī)律。
③多次壓合，PP的抽濕、子板的棕化前后烤板制作，壓合程式的調(diào)整，棕化到壓合的停留時(shí)間，處理不當(dāng)易導(dǎo)致分層爆板。
④多階HDI，不同厚度芯板，壓合對(duì)位要求高，板厚均勻性要求高，一次壓合的對(duì)準(zhǔn)度將直接導(dǎo)致后續(xù)HDI 的堆疊對(duì)準(zhǔn)度制作。
綜合以上因素，如漲縮、參數(shù)、制作工藝設(shè)計(jì)發(fā)生異常，將直接導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生分層爆板、內(nèi)層短路、漲縮異常等影響產(chǎn)品質(zhì)量問題。
圖形對(duì)位控制難點(diǎn)
該AI加速卡單SET尺寸較大，針對(duì)高多層對(duì)位要求高、BGA夾線，密集BGA孔到線間距通常只有5mil甚至更小，同時(shí)HDI激光孔徑通常設(shè)計(jì)0.1-0.125mm，單邊環(huán)寬2.5-3mil，圖形對(duì)位的精準(zhǔn)度要求難度大。多次壓合對(duì)圖形對(duì)位的要求高，通常以下問題會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品制作難度加大：
①埋孔與激光鉆孔對(duì)位，對(duì)位要求±2mil 以內(nèi)，制作難度大。
②HDI 激光孔的單邊環(huán)寬2-3mil，激光鉆孔與圖形的對(duì)位一致性難度大。
③漲縮差異對(duì)鉆孔及圖形制作難度大。
內(nèi)層金手指揭蓋難點(diǎn)
由于設(shè)計(jì)的板厚遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了金手指厚度的要求，因此需要把手指制作成內(nèi)置金手指，再通過揭蓋的方案將其露出，最終完成手指的制作，此工藝制作通常會(huì)出現(xiàn)以下難點(diǎn)：
①內(nèi)置手指層需要鍍金，工藝復(fù)雜流程麻煩且難度大，手指位置制作難度高。
②手指位置都是內(nèi)置層，最終揭蓋還要經(jīng)過至少4-6次壓合，金手指位置采用什么方式才可以耐多次干濕流程以及最終保證手指位置無(wú)殘膠。
③金手指階梯位置，揭蓋如何保證不溢膠及如何順利揭蓋，邊緣無(wú)殘留膠，制作工藝該如何設(shè)計(jì)并完成。
④AI加速卡，手指位置都是PCIe高速信號(hào)傳輸?shù)慕涌?，手指區(qū)域內(nèi)層都是基材區(qū)域，手指厚度如何滿足PCIe5.0協(xié)議厚度難度較大。
針對(duì)AI加速卡的相關(guān)技術(shù)串聯(lián)并對(duì)相關(guān)技術(shù)難點(diǎn)攻關(guān)制作，成功地交付了批量產(chǎn)品給客戶使用，目前客戶反饋的結(jié)果較為滿意，制作周期可以與常規(guī)產(chǎn)品比擬。AI加速卡PCB通過了實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)可靠性測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均通過測(cè)試合格。
產(chǎn)品可靠性檢驗(yàn)結(jié)果
階梯金手指（金手指揭蓋）
AI加速卡切片圖
明陽(yáng)電路的高速技術(shù)專家團(tuán)隊(duì)針對(duì)AI加速卡類產(chǎn)品比較常見的問題及制作難點(diǎn)制定了一整套的解決方案?？缮钊肱浜峡蛻暨M(jìn)行AI加速卡前期的設(shè)計(jì)仿真及后期的PCB可制造性的生產(chǎn)策劃，滿足客戶的高密度高速互聯(lián)需求。
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