Aplicações e desafios de fabricação de placas de circuito impresso para aceleradores DPU

A computação de IA, os centros de dados em nuvem e as plataformas de computação de alto desempenho lidam com grandes volumes de tráfego de dados relacionados a redes, armazenamento e segurança. As DPUs (Unidades de Processamento de Dados) podem lidar com tarefas como transmissão de rede, acesso a armazenamento, segurança e gerenciamento de infraestrutura, descarregando algumas cargas de trabalho de processamento de infraestrutura das CPUs do host. À medida que a largura de banda da rede da DPU e as velocidades da interface do host aumentam, as interconexões de alta velocidade nas placas aceleradoras impõem maiores exigências ao desempenho de transmissão de sinal da placa de circuito impresso (PCB), à precisão de fabricação e à confiabilidade a longo prazo.

 

As placas aceleradoras de DPU normalmente integram chips de DPU, interfaces de rede de alta velocidade, memória, circuitos de alimentação e outros componentes funcionais, conectando-se a sistemas de servidor por meio de interfaces de alta velocidade, como PCIe. Os diferentes produtos variam em velocidade de rede, configurações de interface, arquiteturas de placa e projetos funcionais. Portanto, os materiais da placa de circuito impresso (PCB), as estruturas de empilhamento e os métodos de interconexão entre camadas devem ser determinados de acordo com as especificações específicas do produto.

 

A HoYoGo é uma fabricante profissional de PCBs para placas aceleradoras DPU, com capacidade em fabricação de PCBs de alta confiabilidade, alta precisão, multicamadas e alta velocidade. As placas aceleradoras DPU impõem requisitos exigentes em relação à transmissão de sinal em alta velocidade, interconexões densas e operação de longo prazo. Este artigo descreve as principais considerações de fabricação de PCBs, incluindo precisão de fabricação, materiais de baixa perda, interconexão multicamadas, perfuração traseira e confiabilidade.

Fabricação de PCBs de Precisão para Interfaces de Alta Velocidade

As placas aceleradoras DPU envolvem transmissão de dados em alta velocidade entre chips DPU, interfaces de rede, memória e interfaces do host. Para trilhas de impedância controlada, fatores como largura da trilha, espaçamento entre trilhas, espessura do cobre, espessura do dielétrico e propriedades do material podem afetar a impedância real.

 

A fabricação de PCBs exige um controle rigoroso das dimensões das trilhas, da espessura do cobre, da espessura do dielétrico, da uniformidade da corrosão e de outros parâmetros-chave, de acordo com as estruturas de empilhamento especificadas pelo cliente, as metas de impedância e os requisitos técnicos. As trilhas de impedância controlada também devem ser testadas sob condições específicas para verificar se sua impedância real está dentro da faixa de tolerância exigida.

 

Materiais de baixa perda e transmissão de sinal de alta velocidade

Os sinais de alta velocidade que trafegam por uma placa de circuito impresso (PCB) estão sujeitos a perdas dielétricas e de condução. Em algumas PCBs de placas aceleradoras de DPU, fatores como constante dielétrica (Dk), fator de dissipação (Df), rugosidade da superfície da folha de cobre e geometria da trilha podem afetar a perda de transmissão ao longo das trilhas de alta velocidade.

 

Algumas placas de circuito impresso (PCBs) de aceleradores DPU podem utilizar materiais de baixa perda, dependendo da geometria da trilha, da distância de transmissão e dos requisitos de desempenho do produto. Os diferentes materiais variam em termos de sistemas de resina, estabilidade dimensional e características de processamento. Portanto, as condições de fabricação para laminação, perfuração e montagem do circuito devem ser determinadas de acordo com as propriedades do material. A espessura do dielétrico após a laminação e a consistência dos parâmetros estruturais relacionados também exigem um controle cuidadoso.

 

Placas de circuito impresso multicamadas e interconexões de alta densidade

As placas aceleradoras DPU devem suportar interconexões de sinal de alta velocidade e conexões de energia entre múltiplos módulos funcionais em um espaço limitado na placa. PCBs multicamadas fornecem a base para a configuração das camadas de sinal, energia e terra.

 

Para placas de circuito impresso (PCBs) com alta densidade de roteamento e interconexões complexas entre camadas, processos como registro camada a camada, laminação, furação e metalização de furos exigem controle consistente. Algumas PCBs de placas aceleradoras de DPU de alta densidade também podem usar estruturas HDI com microvias e outros recursos de interconexão entre camadas, dependendo dos requisitos do projeto. Para essas PCBs, deve-se dar atenção especial ao registro camada a camada, à precisão do posicionamento dos furos, à qualidade da furação a laser e à metalização dos furos.

 

Vias de alta velocidade e perfuração traseira

Quando sinais de alta velocidade transitam entre camadas em placas aceleradoras de DPU, normalmente são utilizadas vias para fornecer conexões elétricas. Para algumas trilhas de alta velocidade, porções não utilizadas das vias, conhecidas como stubs de via, podem causar reflexões e afetar o desempenho da transmissão do sinal.

 

Dependendo da configuração específica das camadas e do projeto de trilhas de alta velocidade, algumas placas de circuito impresso (PCBs) de aceleradores de DPU utilizam perfuração reversa para remover o revestimento de cobre de seções não utilizadas de vias metalizadas, reduzindo assim o comprimento do stub da via. Durante a fabricação, a profundidade da perfuração reversa, a precisão posicional e o comprimento restante do stub devem ser controlados de acordo com os desenhos do cliente, a configuração das camadas da PCB e as posições das camadas de destino. 

 

Confiabilidade da placa de circuito impresso sob carga térmica

Os chips da DPU, as interfaces de rede de alta velocidade e os componentes de energia geram calor durante a operação contínua. O gerenciamento térmico geral da placa aceleradora depende principalmente do projeto térmico do sistema, mas as propriedades termomecânicas dos materiais da placa de circuito impresso (PCB), a ligação entre as camadas e a qualidade da interconexão das vias também podem afetar a confiabilidade a longo prazo.

 

Para placas de circuito impresso (PCBs) que operam em temperaturas elevadas por períodos prolongados ou expostas a ciclos térmicos, os materiais devem ser selecionados de acordo com as condições de operação do produto e os requisitos de confiabilidade. A qualidade da laminação, a adesão entre camadas e a qualidade do revestimento de cobre nas paredes dos furos também exigem controle cuidadoso para reduzir o risco de delaminação e fissuras no interior dos furos durante a operação a longo prazo.

 

Consistência de fabricação na produção em volume

Uma vez que as placas de circuito impresso (PCBs) das placas aceleradoras DPU entram em produção em larga escala, manter a consistência entre os lotes de produção torna-se uma consideração importante. Variações nas propriedades dos materiais, espessura do dielétrico, dimensões das trilhas, espessura do cobre e estruturas de vias podem afetar a impedância, as dimensões e o desempenho elétrico das PCBs finalizadas.

 

Desde o gerenciamento de matérias-primas e a fabricação de circuitos de camadas internas e externas até a laminação, perfuração, deposição de cobre sem eletricidade, galvanoplastia e testes elétricos finais, cada processo crítico de fabricação requer controle consistente para garantir que as placas de circuito impresso produzidas em grande volume atendam aos requisitos técnicos especificados.

 

Impacto do desenvolvimento de DPU na fabricação de PCBs de alta velocidade

As DPUs estão evoluindo em direção a maior largura de banda de rede, maiores capacidades de processamento de dados e interconexões de host mais rápidas. À medida que as velocidades de interface aumentam, a fabricação de PCBs enfrenta requisitos mais rigorosos para materiais de baixa perda, fabricação de circuitos de precisão, controle de impedância, interconexões multicamadas e fabricação de vias complexas.

 

As placas aceleradoras de DPU variam em termos de chips, interfaces de rede, arquiteturas de placa e configurações de camadas. Portanto, os materiais da placa de circuito impresso (PCB) e os processos de fabricação devem ser determinados de acordo com as especificações específicas do produto e os requisitos técnicos do cliente.

 

A HoYoGo é uma fabricante profissional de PCBs para placas aceleradoras DPU, com capacidade para fabricação de PCBs de alta confiabilidade, alta precisão, multicamadas e alta velocidade. Para atender aos requisitos de transmissão de sinal em alta velocidade, interconexões complexas e consistência de fabricação das placas aceleradoras DPU, oferecemos serviços de fabricação de PCBs personalizados com base nas especificações do produto e nos requisitos técnicos do cliente. A produção e o controle de qualidade são realizados de acordo com os padrões IPC aplicáveis ​​e as especificações técnicas do cliente, fornecendo suporte confiável para a fabricação de PCBs para placas aceleradoras DPU e hardware de data center relacionado.