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AI硬件设备中,多层板如何保障算力发挥?

2025
05/08
本篇文章来自
捷多邦

在人工智能技术快速发展的今天,AI硬件设备对计算能力的需求呈指数级增长。从云端服务器到边缘计算设备,高性能的PCB(印制电路板)成为保障算力充分发挥的关键基础。

 

一、高密度布线:满足AI芯片的复杂互联需求

现代AI芯片(如GPUTPU)通常集成数百亿个晶体管,需要极高的引脚数量和高速互联通道。传统的双面板或四层板已无法满足其布线需求。多层板(通常8层以上)通过立体布线结构,在有限空间内实现更复杂的走线,确保信号完整性的同时减少干扰。捷多邦采用高密度互联(HDI)技术和微孔工艺,为AI加速卡等设备提供高达20层的精密布线方案,充分释放芯片算力。

 

二、高速信号传输:降低延迟,提升数据吞吐

AI计算对数据传输速率要求极高,尤其是训练大型模型时,需要处理海量参数。多层板的专用信号层和阻抗控制设计可有效减少信号衰减和串扰。

 

通过以下技术保障高速传输: 

使用低损耗材料(如Megtron 6)降低介电损耗

严格管控差分对走线的长度匹配(±5mil公差)

优化层叠结构,避免高频信号跨分割参考平面

 

三、散热设计:解决高功耗带来的热挑战

AI硬件在运行时的功耗可达数百瓦,散热成为影响算力持续输出的关键因素。多层板通过以下方式提升散热效率:

 

内置散热通孔:在芯片下方密集布置导热孔,快速传导热量

金属芯结构:采用铝基或铜基板材增强热扩散能力

局部厚铜设计:在电源层使用2oz以上铜厚,降低电阻发热

 

四、电源完整性:保障算力稳定输出

AI芯片的瞬时电流可达数十安培,对供电系统提出严峻挑战。多层板的优势在于:

 

独立电源层和地层,降低电源阻抗

分布式去耦电容布局,抑制电压波动

优化电源平面分割,减少噪声耦合

 

未来趋势:向3D集成演进

随着chiplet技术的普及,多层板正朝着嵌入式被动元件和硅基互连方向发展。


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