Applications et exigences de fabrication des circuits imprimés de stockage NVMe pour les serveurs d'IA

L'entraînement, l'inférence et le traitement de données à grande échelle en IA impliquent des opérations fréquentes de lecture et d'écriture pour les modèles, les ensembles de données et les données intermédiaires, ce qui exige un débit et une efficacité d'accès élevés de la part des systèmes de stockage des serveurs. Les SSD NVMe (Non-Volatile Memory Express) basés sur l'interface PCIe sont largement utilisés dans les systèmes de stockage des serveurs et des centres de données. Sur certains serveurs d'IA, des SSD NVMe locaux sont utilisés pour le stockage système, la mise en cache des données et les opérations de lecture/écriture temporaires, offrant ainsi un support de stockage local haute vitesse pour les charges de travail de calcul.

Les serveurs d'IA peuvent être configurés avec des SSD NVMe de différentes spécifications et formats, en fonction de l'architecture système et des besoins de stockage. Avec l'augmentation des débits de données PCIe, le respect des exigences d'intégrité du signal requiert un contrôle plus strict des propriétés des matériaux des circuits imprimés, de la précision de fabrication des circuits, de l'impédance et des structures de vias. Les serveurs et les périphériques de stockage NVMe présentent des interfaces, des structures de cartes et des configurations de stockage différentes ; par conséquent, les matériaux des circuits imprimés, les structures d'empilement et les conceptions de circuits doivent être définis en fonction des spécifications du produit et des exigences de conception. Les applications de circuits imprimés concernées incluent notamment les circuits imprimés intégrés aux SSD NVMe, ainsi que les fonds de panier de serveurs et les cartes d'adaptation utilisées pour la connectivité du stockage NVMe. Leurs exigences de fabrication dépendent de la fonction de chaque carte et de la structure de ses liaisons haut débit. 

HoYoGo est un fabricant professionnel de circuits imprimés pour serveurs d'IA et stockage NVMe , spécialisé dans la fabrication de circuits imprimés multicouches haute fiabilité, haute précision et à haute vitesse. Le stockage NVMe pour serveurs d'IA impose des exigences élevées en matière de transmission de signaux à haut débit, de précision de fabrication des circuits et de fiabilité à long terme. Cet article présente les principaux aspects à prendre en compte lors de la fabrication de circuits imprimés, notamment la précision de fabrication, les matériaux à faibles pertes, l'interconnexion multicouche, le traitement des vias et la fiabilité. 

Précision de fabrication des circuits imprimés pour la transmission PCIe à haute vitesse

Les SSD NVMe communiquent avec les serveurs via des interfaces PCIe. À mesure que les débits de données PCIe augmentent, la précision de fabrication des circuits et la constance de l'impédance ont un impact croissant sur les performances de transmission du signal. Pour les pistes à impédance contrôlée, des facteurs tels que la largeur de la piste, l'espacement des paires différentielles, l'épaisseur du cuivre, l'épaisseur du diélectrique et les propriétés des matériaux peuvent affecter l'impédance réelle.

La fabrication de circuits imprimés exige un contrôle rigoureux des dimensions des pistes, de l'épaisseur du cuivre et du diélectrique, de l'uniformité de la gravure et d'autres paramètres clés, conformément aux spécifications du client concernant l'empilement des composants, les objectifs d'impédance et les exigences techniques. L'impédance des pistes à contrôle doit également être vérifiée selon les objectifs d'impédance et les conditions de test spécifiés afin de confirmer que l'impédance réelle répond aux exigences techniques du produit.

Matériaux à faibles pertes et pistes à haute vitesse

Les signaux à haut débit circulant sur un circuit imprimé sont sujets à des pertes diélectriques et conductrices. Avec l'augmentation des débits de données PCIe, des facteurs tels que la constante diélectrique (Dk), le facteur de dissipation (Df), la rugosité de surface du cuivre et la géométrie des pistes peuvent affecter les caractéristiques de transmission et les pertes des pistes à haut débit.

Certaines cartes de circuits imprimés pour le stockage NVMe haute vitesse peuvent utiliser des matériaux à faibles pertes en fonction des débits de données PCIe, de la longueur des pistes, du budget de pertes et des exigences de performance du produit. Les différents matériaux se distinguent par leurs systèmes de résine, leur stabilité dimensionnelle et leurs caractéristiques de traitement. Les conditions de fabrication (lamination, perçage et assemblage des circuits) doivent donc être déterminées en fonction des matériaux utilisés, tandis que la constance de l'épaisseur du diélectrique et des propriétés des matériaux requiert un contrôle rigoureux.

Interconnexion des circuits imprimés multicouches et du stockage

Dans les serveurs d'IA, les périphériques de stockage NVMe se connectent généralement à la plateforme serveur via des liaisons PCIe et peuvent communiquer avec des composants système tels que les processeurs ou les commutateurs PCIe. Pour les cartes de circuits imprimés (PCB) véhiculant de nombreux signaux haut débit et des connexions d'alimentation, les structures multicouches offrent l'espace de routage et d'interconnexion nécessaire aux signaux haut débit, à la distribution d'énergie et aux réseaux de masse.

Pour les circuits imprimés à haute densité de routage et aux interconnexions complexes, des procédés tels que l'alignement des couches, la stratification, le perçage et la métallisation des trous nécessitent un contrôle rigoureux. Certains circuits imprimés de stockage NVMe haute densité peuvent également utiliser des structures HDI avec microvias et autres structures d'interconnexion, selon les exigences de conception. Pour ces circuits imprimés, une attention particulière doit être portée à l'alignement des couches, à la précision du positionnement des trous, à la qualité du perçage laser et à la métallisation des trous.

Transmission de signaux et vias à haut débit

Les signaux à haut débit utilisent généralement des vias pour les connexions intercouches. Sur certaines pistes PCIe à haut débit, les tronçons de via qui ne font pas partie de la connexion de la couche signal prévue peuvent provoquer des réflexions et affecter les performances de transmission du signal.

Le recours au perçage arrière dépend de l'empilement spécifique du circuit imprimé, de la conception des pistes haute vitesse et des exigences du produit. Pour les circuits imprimés utilisant le perçage arrière, des paramètres clés tels que la profondeur de perçage, la précision de positionnement et la longueur de passe restante doivent être contrôlés conformément aux plans du client, à la structure d'empilement du circuit imprimé et aux positions des couches cibles afin de garantir que les vias répondent aux exigences de conception spécifiées.

Fiabilité des circuits imprimés lors d'une utilisation prolongée

Les serveurs d'IA fonctionnent généralement pendant de longues périodes, et les contrôleurs, les dispositifs de mémoire flash NAND et les composants d'alimentation associés des périphériques de stockage NVMe génèrent de la chaleur lors des opérations de lecture et d'écriture continues. La dissipation thermique du périphérique de stockage dépend principalement de la conception thermique du système et du produit, mais les propriétés thermomécaniques des matériaux du circuit imprimé, la qualité des liaisons intercouches et des interconnexions peuvent également affecter la fiabilité à long terme.

Pour les circuits imprimés exposés à des températures élevées pendant des périodes prolongées ou soumis à des cycles thermiques, les matériaux doivent être sélectionnés en fonction des conditions de fonctionnement du produit et des exigences de fiabilité. La qualité de la stratification, la liaison intercouche et la qualité du cuivrage des parois des trous doivent également être rigoureusement contrôlées afin de réduire les risques de défauts tels que le délaminage et la fissuration du noyau.

Cohérence dans la production en volume

Dès que la production en série des circuits imprimés pour le stockage NVMe des serveurs d'IA commence, il devient essentiel de garantir la constance de la qualité entre les lots de production. Les variations des propriétés des matériaux, de l'épaisseur du diélectrique, des dimensions des pistes, de l'épaisseur du cuivre et de la structure des vias peuvent affecter l'impédance, les dimensions et les performances électriques des circuits imprimés finis.

Tout au long de la production en série, de la gestion des matières premières et de la fabrication des circuits des couches internes et externes à la lamination, au perçage, au dépôt de cuivre sans électrolyse, à l'électroplacage et aux tests électriques finaux, chaque étape de fabrication doit être contrôlée conformément aux spécifications du produit et aux exigences techniques du client afin de maintenir une qualité de fabrication et des performances électriques constantes sur l'ensemble des lots de production.

Évolution des exigences de fabrication des circuits imprimés pour le stockage NVMe des serveurs d'IA

Les serveurs d'IA exigeant des performances d'accès aux données locales et un débit de stockage toujours plus élevés, les interfaces PCIe utilisées par les SSD NVMe continuent de prendre en charge des débits de données supérieurs, tandis que la densité et la capacité de stockage augmentent également. Avec les progrès réalisés dans les interfaces PCIe et les périphériques de stockage, la fabrication de circuits imprimés à haute vitesse est soumise à des exigences de plus en plus strictes en matière de pertes de signal liées aux matériaux, de précision de fabrication des circuits, de contrôle d'impédance, d'interconnexion multicouche et de traitement des vias.

Les serveurs d'IA varient en termes de processeurs, d'architectures PCIe, de formats de SSD NVMe et de configurations de stockage. Les matériaux des circuits imprimés, les structures d'empilement et les procédés de fabrication doivent donc être déterminés en fonction des spécifications du produit et des exigences techniques du client.

HoYoGo est un fabricant professionnel de circuits imprimés pour serveurs d'IA et stockage NVMe , spécialisé dans la fabrication de circuits imprimés multicouches haute fiabilité, haute précision et haute vitesse. Afin de répondre aux exigences des serveurs d'IA en matière de transmission de signaux à haut débit, de précision de fabrication et de fiabilité à long terme, nous proposons des services de fabrication de circuits imprimés personnalisés, basés sur les spécifications et les exigences techniques de nos clients. La production et le contrôle qualité sont réalisés conformément aux normes IPC applicables et aux spécifications techniques de nos clients, garantissant ainsi un support fiable pour la fabrication de circuits imprimés destinés aux serveurs d'IA et aux produits de stockage haute vitesse.