Comment la fabrication des circuits imprimés des cartes d'accélération IA prend en charge les hautes performances

L'entraînement, l'inférence et le calcul haute performance en IA nécessitent le traitement de volumes importants de données. Différents types de cartes d'accélération IA peuvent utiliser des GPU, des NPU ou des ASIC dédiés à l'IA. Ces cartes intègrent généralement des puces de calcul, des circuits de gestion de l'alimentation et des interfaces haut débit, tandis que l'intégration de la mémoire varie selon l'architecture du produit. La mise en place de voies de signaux et de connexions d'alimentation à haut débit sur une carte de circuit imprimé (PCB) encombrante impose des exigences accrues en matière de fabrication, de contrôle d'impédance, d'interconnexions multicouches et de régularité de production.

Les circuits imprimés assurent les interconnexions électriques et les chemins de signal pour les composants des cartes d'accélération d'IA. Ces cartes diffèrent par leur architecture de calcul, leur type d'interface, leur structure et leurs besoins en énergie. Par conséquent, le nombre de couches, les matériaux, les dimensions des pistes et les structures d'interconnexion peuvent également varier. Lors de la fabrication, les matériaux, l'empilement des couches et les principaux paramètres de processus doivent être contrôlés conformément aux spécifications du client.

HoYoGo est un fabricant professionnel de circuits imprimés pour cartes d'accélération IA . À partir des matériaux, des empilements, des objectifs d'impédance et des exigences d'interconnexion spécifiés par le client, HoYoGo fabrique des circuits imprimés pour cartes d'accélération IA avec différentes architectures de calcul et configurations d'interface. 

Exigences de fabrication des circuits imprimés pour la transmission de signaux à haute vitesse

Les cartes d'accélération IA nécessitent une transmission de données à haut débit entre les puces de calcul et les interfaces système via des chemins de signaux au niveau de la carte. Pour les pistes de signaux à haut débit ou celles présentant des exigences d'impédance spécifiques, les variations de dimensions des pistes, d'épaisseur du diélectrique et d'épaisseur du cuivre lors de la fabrication du circuit imprimé peuvent affecter l'impédance réelle et les performances de transmission du signal.

Lors de la fabrication de circuits, des paramètres clés tels que la largeur des pistes, l'épaisseur du cuivre, l'épaisseur du diélectrique et la régularité de la gravure doivent être maîtrisés en fonction de la structure d'empilement et des exigences d'impédance spécifiées par le client. Pour les circuits à lignes fines, la régularité de fabrication au sein d'une même carte et entre différents lots de production exige également une attention particulière afin de réduire l'impact des variations de processus sur les dimensions des pistes et les performances électriques.

Les matériaux et les structures empilées affectent les performances à haute vitesse

Certaines cartes PCB d'accélération IA hautes performances utilisent des structures multicouches pour assurer la transmission de signaux à haut débit et l'alimentation entre les couches de signal, d'alimentation et de référence. Le nombre de couches et leur structure dépendent de la vitesse d'interface, de la densité de routage, des besoins en énergie et de la conception globale de la carte. Pour les pistes de signaux à haut débit, des paramètres tels que la constante diélectrique (Dk), le facteur de dissipation (Df) et l'épaisseur du diélectrique peuvent influencer la transmission du signal et le contrôle d'impédance.

Selon les performances requises, certaines cartes d'accélération IA haute vitesse peuvent utiliser des matériaux à faibles pertes afin de réduire les pertes diélectriques lors de la transmission de signaux à haute vitesse. Les procédés de fabrication, tels que la stratification, le perçage et la fabrication des circuits, doivent être maîtrisés en fonction des caractéristiques des matériaux et des exigences spécifiques du procédé. L'homogénéité entre les lots de matériaux, l'épaisseur du diélectrique et l'épaisseur finale de la carte doivent également être rigoureusement contrôlées.

L'interconnexion haute densité accroît la complexité de la fabrication.

Certaines cartes d'accélération IA hautes performances intègrent un grand nombre de composants , ce qui impose d'intégrer des puces de calcul, des circuits de gestion de l'alimentation et des interfaces dans un espace limité. Avec l'augmentation de la densité de routage et d'interconnexion, la fabrication de circuits imprimés multicouches devient plus exigeante, notamment en ce qui concerne l'alignement des couches, la stratification, le perçage et la métallisation des trous. 

Certaines cartes PCB d'accélération IA haute densité peuvent utiliser des structures HDI avec microvias afin d'optimiser l'utilisation de l'espace et la densité d'interconnexion. Pour ces cartes, la qualité du perçage laser, la précision du positionnement des trous, la métallisation des vias et la fiabilité des connexions intercouches exigent un contrôle rigoureux. Des écarts importants dans les processus de fabrication critiques peuvent affecter les connexions électriques, l'assemblage ultérieur des composants et la fiabilité à long terme.

Interfaces haut débit et cohérence d'impédance

Les cartes d'accélération IA échangent des données avec les cartes mères des serveurs et d'autres composants du système via des interfaces haut débit. Les différents produits se distinguent par le type d'interface, la vitesse de transmission et la structure du circuit imprimé, ce qui engendre des structures de pistes et des exigences d'impédance différentes.

Pour les pistes à haut débit avec exigences d'impédance contrôlée, la production et la vérification d'impédance doivent respecter les objectifs d'impédance, les paramètres d'empilement et les conditions de test spécifiés par le client. Lors de la production en série, les résultats d'inspection et les enregistrements de production permettent de contrôler l'impédance entre les cartes et les lots, d'identifier les variations de processus et de garantir la constance de l'impédance.

Fiabilité des circuits imprimés sous charges thermiques

Lorsque les cartes d'accélération IA fonctionnent à pleine charge, les puces de calcul, les dispositifs de mémoire et les modules d'alimentation génèrent de la chaleur. Bien que la dissipation thermique dépende principalement de la conception thermique du système et de la carte, les propriétés des matériaux du circuit imprimé et la qualité de fabrication influent également sur la fiabilité à long terme en conditions de températures élevées et de cycles thermiques.

Lors de la fabrication de circuits imprimés, les matériaux spécifiés par le client, la température de fonctionnement et les exigences de fiabilité doivent guider le contrôle de facteurs clés tels que la qualité de la stratification, la liaison intercouche, la qualité du cuivre métallisé des trous traversants et l'épaisseur du cuivre. Pour les produits exposés à des températures élevées pendant des périodes prolongées ou à des cycles thermiques répétés, il convient également de porter une attention particulière aux propriétés des matériaux et aux procédés de fabrication afin de réduire les risques de délamination et de fissuration du métallisation des trous traversants.

Contrôle de la constance dans la production en série

Pour les cartes d'accélération IA, le respect des spécifications dimensionnelles et électriques de chaque carte est fondamental. Il est tout aussi important de garantir la constance de la fabrication entre les différentes cartes et lots de production. Les cartes d'accélération IA imposant des exigences élevées en matière de transmission de signaux à haute vitesse, de connexions d'alimentation et d'assemblage des composants, même de légères variations dans les processus de fabrication peuvent affecter les performances du produit et la fiabilité de l'assemblage.

Lors de la production en série, le contrôle des procédés doit couvrir la gestion des matières premières, la fabrication des circuits, la lamination, le perçage, le dépôt de cuivre chimique, la galvanoplastie et l'inspection finale. Des méthodes d'inspection appropriées doivent être utilisées pour surveiller les principaux paramètres de fabrication. Les paramètres de production et les enregistrements de qualité doivent également être conservés pour assurer la traçabilité, permettant ainsi d'identifier et de maîtriser rapidement les variations de procédé. Ceci contribue à réduire les différences entre les cartes individuelles et les lots de production et garantit que les circuits imprimés répondent systématiquement aux exigences techniques des clients.

Tendances de développement des cartes PCB pour accélérateurs d'IA

Avec l'augmentation constante des performances des puces de calcul IA et des vitesses de transmission de données, les cartes d'accélération IA évoluent vers une intégration plus poussée et une bande passante accrue, tandis que les structures d'interconnexion au niveau de la carte deviennent plus complexes. Les circuits imprimés doivent intégrer davantage de pistes de signaux à haute vitesse, de réseaux de distribution d'énergie et d'interconnexions fonctionnelles dans un espace limité, ce qui impose des exigences accrues en matière de fabrication de précision, d'interconnexion multicouche, de contrôle d'impédance et de traitement des matériaux.

Les cartes d'accélération IA présentent des architectures de calcul, des interfaces, une consommation d'énergie et des dimensions variables ; par conséquent, leurs exigences de fabrication de circuits imprimés ne peuvent être satisfaites par une approche standardisée unique. Les fabricants de circuits imprimés doivent respecter les spécifications du client concernant les matériaux, les structures d'empilement, l'impédance et la fiabilité, tout en assurant un contrôle rigoureux des processus clés tels que la fabrication des circuits, la stratification, le perçage, la galvanoplastie et l'inspection.

HoYoGo est un fabricant professionnel de circuits imprimés pour cartes d'accélération IA, spécialisé dans la fabrication de circuits imprimés multicouches haute fiabilité, haute précision et haute vitesse. Respectant les spécifications du client et les normes IPC applicables en matière de production et de contrôle qualité, HoYoGo fournit un support fiable pour la fabrication de circuits imprimés destinés aux cartes d'accélération IA et aux matériels informatiques IA associés, permettant ainsi à ses clients de maintenir une qualité constante de leurs circuits imprimés , de la production de prototypes à la production en série .