AI 服務(wù)器產(chǎn)品，作為人工智能的關(guān)鍵一環(huán)，在近年來得到了飛速的發(fā)展，從服務(wù)器的硬件架構(gòu)來看，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 計算芯片，以及大量的內(nèi)存和存儲空間。
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)展的市場背景下，AI 服務(wù)器加速卡模組集成度越來越高，盲孔疊層越來越密集帶來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)議標準的要求，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加速卡會集成多個GPU，PCB的設(shè)計將會向高層數(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推動PCB行業(yè)進入一輪新的發(fā)展階段。
明陽電路生產(chǎn)的AI加速卡的26層PCB產(chǎn)品特點如下：
高速材料
該PCB采用了M7等級材料，可以滿足目前AI加速卡對高速信號傳輸時信號損耗的要求。
高層數(shù)、厚板、大尺寸
AI加速卡通常由多個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，對應(yīng)的PCB層數(shù)將會增加，PCB板厚增加，尺寸也將會更大。
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，提升信號傳輸?shù)耐暾浴?/p>
高厚徑比
更高密集的布線設(shè)計，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)計難點
AI加速卡采用7階HDI設(shè)計，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)計不合理，壓合的時候板材漲縮控制不夠，那么成品PCB會出現(xiàn)現(xiàn)翹曲、弓曲等問題，導致元器件無法貼裝。
高多層壓合難點
AI加速卡采用了M7等級的材料，與常規(guī)的FR4材料壓合參數(shù)相差較大，M7等級在壓合制作過程中，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間，處理不當易導致分層爆板。
④多階HDI，不同厚度芯板，壓合對位要求高，板厚均勻性要求高，一次壓合的對準度將直接導致后續(xù)HDI 的堆疊對準度制作。
綜合以上因素，如漲縮、參數(shù)、制作工藝設(shè)計發(fā)生異常，將直接導致產(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。
圖形對位控制難點
該AI加速卡單SET尺寸較大，針對高多層對位要求高、BGA夾線，密集BGA孔到線間距通常只有5mil甚至更小，同時HDI激光孔徑通常設(shè)計0.1-0.125mm，單邊環(huán)寬2.5-3mil，圖形對位的精準度要求難度大。多次壓合對圖形對位的要求高，通常以下問題會導致產(chǎn)品制作難度加大：
①埋孔與激光鉆孔對位，對位要求±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位一致性難度大。
③漲縮差異對鉆孔及圖形制作難度大。
內(nèi)層金手指揭蓋難點
由于設(shè)計的板厚遠遠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，此工藝制作通常會出現(xiàn)以下難點：
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，邊緣無殘留膠，制作工藝該如何設(shè)計并完成。
④AI加速卡，手指位置都是PCIe高速信號傳輸?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AI加速卡的相關(guān)技術(shù)串聯(lián)并對相關(guān)技術(shù)難點攻關(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通過了實驗室的相關(guān)可靠性測試，各項指標均通過測試合格。
產(chǎn)品可靠性檢驗結(jié)果
階梯金手指（金手指揭蓋）
AI加速卡切片圖
明陽電路的高速技術(shù)專家團隊針對AI加速卡類產(chǎn)品比較常見的問題及制作難點制定了一整套的解決方案?？缮钊肱浜峡蛻暨M行AI加速卡前期的設(shè)計仿真及后期的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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