Mit der rasanten Entwicklung der digitalen Wirtschaft wächst der Bedarf an Rechenleistung in Rechenzentren exponentiell und der Wärmeableitungsengpass herkömmlicher luftgekühlter Server tritt in Rechenszenarien mit hoher{1}}Dichte immer stärker in den Vordergrund. Die Flüssigkeitskühlungstechnologie ist zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung für Kühllösungen für Rechenzentren mit höherer Wärmeableitungseffizienz und geringerem Energieverbrauch geworden. In der Kernarchitektur flüssigkeitsgekühlter Server sind Verbindungsplatinen mit hoher -Dichte von entscheidender Bedeutung. Sie übernehmen nicht nur effiziente Übertragungsaufgaben von Signalen und Strom, sondern arbeiten auch mit dem Flüssigkeitskühlsystem zusammen, um den stabilen Betrieb und die Leistungsfreigabe der Server zu unterstützen.
1, Verbindungsplatine mit hoher Dichte: der „Verbindungskern“ von flüssigkeitsgekühlten Servern
Die Kernanforderung flüssigkeitsgekühlter Server besteht darin, eine höhere Rechenleistungsdichte auf begrenztem Raum zu erreichen, was strenge Anforderungen an die Integration und Verbindungseffizienz interner Komponenten stellt. Die hochdichte Verbindungsplatine flüssigkeitsgekühlter Server dient als Verbindungsträger zwischen verschiedenen Kernkomponenten innerhalb des Servers, wie CPU, GPU, Speicher, Speichermodulen und flüssigkeitsgekühlten Kühlmodulen. Sein Kernwert liegt darin, die räumlichen Beschränkungen herkömmlicher Verbindungsmethoden durch optimiertes Verdrahtungsdesign und kompaktes Strukturlayout zu überwinden und so die Übertragungsziele „kleines Volumen, hohe Bandbreite und geringer Verlust“ zu erreichen.
Im Vergleich zu den Verbindungskomponenten herkömmlicher Server weist die hochdichte Verbindungsplatine für flüssigkeitsgekühlte Server einen besonders deutlichen Vorteil hinsichtlich der „Dichte“ auf. Einerseits können mehr Signalschnittstellen und Stromkanäle pro Flächeneinheit integriert werden, beispielsweise eine einzige Verbindungsplatine, die gleichzeitig die Signalinteraktion zwischen mehreren Hochleistungsprozessoren sowie die präzise Zuweisung mehrerer Stromversorgungen unterstützen kann, wodurch durch Komponentenstreuung verursachte Verbindungsredundanz vermieden wird. Andererseits ist die Verbindungsentfernung kürzer, was die Verzögerung und Dämpfung während der Signalübertragung effektiv reduzieren kann und eine stabile „Signalgarantie“ für die Hochgeschwindigkeitsberechnung von Servern bietet. In Flüssigkeitskühlsystemen muss die Verbindungsplatine auch räumlich kompatibel mit Kühlkomponenten wie Kühlplatten und Rohrleitungen sein. Es muss sichergestellt werden, dass der Zirkulationsweg des Kühlmittels nicht behindert wird, und die Wärmeableitung durch eine angemessene Anordnung unterstützt werden, um die Auswirkungen einer lokalen Wärmeansammlung auf die Übertragungsleistung zu vermeiden.
2, Hauptmerkmal: „Hardcore-Fähigkeit“, angepasst an Flüssigkeitskühlungsszenarien
Die Arbeitsumgebung von flüssigkeitsgekühlten Servern unterscheidet sich erheblich von herkömmlichen luftgekühlten Servern, da sie über einen langen Zeitraum in engen Kontakt mit dem Kühlmittel kommen und dem durch die höhere Rechenleistungsdichte verursachten Temperaturdruck standhalten müssen. Daher weist die hochdichte Verbindungsplatine von flüssigkeitsgekühlten Servern eine Reihe wichtiger Eigenschaften auf, die für Flüssigkeitskühlungsszenarien geeignet sind:
Erstens verfügt es über eine ausgezeichnete Hochtemperaturbeständigkeit und Isolationsleistung. Während des Betriebs von flüssigkeitsgekühlten Servern kann die Temperatur in bestimmten Bereichen ein hohes Niveau erreichen und das Vorhandensein von Kühlmittel stellt höhere Anforderungen an die Isolierung von Verbindungsplatinen. Verbindungsplatinen mit hoher Dichte für flüssigkeitsgekühlte Server verwenden in der Regel Hochleistungssubstrate und Isolierbeschichtungen, die in Umgebungen mit hohen Temperaturen eine stabile physikalische Struktur und elektrische Leistung aufrechterhalten und das Kühlmittel effektiv von internen Schaltkreisen isolieren können, wodurch Sicherheitsrisiken wie Kurzschlüsse vermieden werden.
Zweitens hohe Zuverlässigkeit und Anti-Vibrations-Fähigkeit. Der Betrieb von Wasserpumpen und die tägliche Wartung von Servern in Flüssigkeitskühlsystemen können bestimmte Vibrationen erzeugen, und die Verbindungsplatine als zentrale Verbindungskomponente hat direkten Einfluss auf den Gesamtbetrieb des Servers im Hinblick auf die Verbindungsstabilität. Diese Art von Verbindungsplatine kann durch optimierte Verpackungstechnologie und Verstärkungsdesign den Auswirkungen von Vibrationen wirksam widerstehen, die Festigkeit von Schnittstellenverbindungen gewährleisten und das Risiko von schlechtem Kontakt und anderen durch Vibrationen verursachten Fehlern verringern.
Darüber hinaus ist auch die Fähigkeit zur effizienten Unterstützung der Wärmeableitung eines seiner wichtigen Merkmale. Obwohl Flüssigkeitskühlsysteme eine wichtige Rolle bei der Wärmeableitung spielen, erzeugen Verbindungsplatinen mit hoher -Dichte selbst auch eine gewisse Wärmemenge bei der Übertragung von Signalen und Elektrizität. Einige Verbindungsplatinen mit hoher -Dichte für flüssigkeitsgekühlte Server verwenden spezielle Strukturdesigns, wie z. B. reservierte Wärmeableitungskanäle und Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit, um die von ihnen erzeugte Wärme an das Flüssigkeitskühlsystem zu übertragen und so die Gesamteffizienz der Wärmeableitung der Server weiter zu verbessern.
3, Anwendungsszenario: Unterstützen Sie die Verbesserung des Rechenleistungsbedarfs in mehreren Bereichen
Mit der rasanten Entwicklung von Technologien wie 5G, künstlicher Intelligenz, Big Data und Cloud Computing steigt der Bedarf an Rechenleistung in verschiedenen Branchen stetig. Flüssigkeitsgekühlte Server werden häufig in mehreren Szenarien mit hoher Rechendichte eingesetzt, und die hochdichte Verbindungsplatine von flüssigkeitsgekühlten Servern als Kernkomponente flüssigkeitsgekühlter Server spielt in diesen Szenarien ebenfalls eine wichtige Rolle
In Trainings- und Inferenzszenarien für künstliche Intelligenz sind KI-Server normalerweise mit mehreren Hochleistungs-GPUs ausgestattet, die eine extrem hohe Rechenleistungsdichte und dringenden Kühlbedarf aufweisen. Verbindungsplatinen mit hoher Dichte können eine Hochgeschwindigkeits-Signalverbindung zwischen mehreren GPUs, CPUs und Speicher erreichen und so Milliarden von Rechenaufgaben pro Sekunde unterstützen. Gleichzeitig arbeiten sie mit Flüssigkeitskühlsystemen zusammen, um sicherzustellen, dass GPUs in einer stabilen Temperaturumgebung laufen, wodurch eine Verschlechterung der Rechenleistung oder Hardwareschäden durch hohe Temperaturen vermieden werden.
In Cloud-Computing-Rechenzentrumsszenarien erfordern große {0}Servercluster effiziente Ressourcenplanung und Datenübertragungsfunktionen. Flüssigkeitsgekühlte Server sind aufgrund ihres geringen Energieverbrauchs und ihrer hohen Wärmeableitungseffizienz zu einer wichtigen Wahl für Cloud-Computing-Rechenzentren geworden. Die Verbindungsplatine mit hoher -Dichte ist für die Verbindung der internen Komponenten des Servers mit externen Netzwerken und Speichergeräten verantwortlich. Durch hohe Bandbreite und Übertragungsleistung mit geringer Latenz verbessert es die Gesamtbetriebseffizienz des Rechenzentrums und erfüllt die schnellen Verarbeitungs- und Übertragungsanforderungen großer Datenmengen in Cloud-Computing-Szenarien.
In Hochleistungs-Computing-Szenarien wie Wettervorhersage, Luft- und Raumfahrtsimulation, Biopharmazeutika usw. müssen Server über starke parallele Computing-Fähigkeiten verfügen, und die Rechenleistungsdichte eines einzelnen Servers übersteigt die von gewöhnlichen Szenarios bei weitem. Verbindungsplatinen mit hoher Dichte können eine effiziente Verbindungsunterstützung für mehrere Prozessoren, Beschleunigungskarten und andere Komponenten in HPC-Servern bieten und die Zusammenarbeit zwischen Komponenten gewährleisten, während sie sich gleichzeitig an die Wärmeableitungsanforderungen von Flüssigkeitskühlsystemen anpassen und Garantien für den stabilen Betrieb von Hochleistungs-Rechenaufgaben bieten.
4, Vorsichtsmaßnahmen bei der Probenahme: Wichtige Schritte zur Gewährleistung der Produktleistung und -anpassungsfähigkeit
Die Bemusterung von Verbindungsplatinen mit hoher -Dichte für flüssigkeitsgekühlte Server ist die zentrale Übergangsphase vom Design zur Massenproduktion, die sich direkt darauf auswirkt, ob sich das Produkt an Szenarien mit Flüssigkeitskühlung anpassen und die Leistungsanforderungen erfüllen kann. Während des Probenahmeprozesses ist es wichtig, die folgenden Vorsichtsmaßnahmen genau zu beachten, um potenzielle Produktionsrisiken oder Leistungsverstöße durch übersehene Details zu vermeiden:
(1) Vor der Bemusterung: Anforderungen und Materialauswahl klären
Vor der Bemusterung ist es notwendig, die Anforderungen vollständig mit dem Designteam und den nachgeschalteten Serveranbietern abzustimmen, insbesondere für die besonderen Anforderungen von Flüssigkeitskühlungsszenarien. Einerseits müssen die elektrischen Leistungsindikatoren der Verbindungsplatine geklärt werden, z. B. Übertragungsbandbreite, Signaldämpfungsschwelle, Genauigkeit der Stromverteilung usw., um sicherzustellen, dass die getesteten Produkte den Anforderungen an die Rechenleistungsübertragung des Servers entsprechen können. Andererseits ist es notwendig, sich auf die Bestätigung der Anforderungen an die Umgebungsanpassungsfähigkeit in flüssigkeitsgekühlten Umgebungen zu konzentrieren, wie z. B. den Betriebstemperaturbereich, die Kühlmittelkompatibilität und den Vibrationsdämpfungsgrad usw., um Stichprobenabweichungen zu vermeiden, die durch unklare Anforderungen verursacht werden.
Die Materialauswahl ist die Grundlage für eine erfolgreiche Probenahme, und die Anpassung an die Eigenschaften von Flüssigkeitskühlungsszenarien sollte Vorrang haben. Das Substrat sollte aus hochtemperaturbeständigen Materialien mit geringem dielektrischen Verlust ausgewählt werden, um eine stabile elektrische Leistung auch in der Hochtemperaturumgebung flüssigkeitsgekühlter Server zu gewährleisten. Die Isolierbeschichtung sollte gegen Kühlmittelkorrosion beständig sein und eine hohe Isolationsfestigkeit aufweisen, um zu verhindern, dass das Eindringen von Kühlmittel zu Kurzschlüssen im Schaltkreis führt. In Bereichen, die eine zusätzliche Wärmeableitung erfordern, können Metallsubstrate oder wärmeleitende Klebstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, um die Wärmeübertragungseffizienz zu verbessern. Gleichzeitig müssen die Materialien den Umweltstandards der Branche entsprechen, um eine Beeinträchtigung der internen Umgebung des Servers durch die Freisetzung schädlicher Substanzen zu vermeiden.
(2) Probenahmeprozess: strenge Kontrolle der Prozess- und Maßgenauigkeit
Die Prozesssteuerung bestimmt direkt die Leistungsstabilität von Verbindungsplatinen, und besonderes Augenmerk sollte auf hochdichte Verdrahtungs-, Bohr- und Lötprozesse gelegt werden. Bei Verwendung einer Verkabelung mit hoher -Dichte müssen die Leitungsbreite und der Leitungsabstand strikt den Designanforderungen entsprechen, um eine unzureichende Strombelastbarkeit aufgrund dünner Leitungsbreiten oder Signalübersprechen aufgrund enger Leitungsabstände zu vermeiden. Während des Bohrvorgangs ist es notwendig, die Öffnungstoleranz und die Genauigkeit der Lochposition streng zu kontrollieren, insbesondere für die Positionierungslöcher, die mit flüssigkeitsgekühlten Komponenten verbunden sind, um zu verhindern, dass die Verbindungsplatine aufgrund einer Abweichung der Lochposition nicht genau mit der Kühlplatte und den Rohrleitungen zusammengebaut werden kann; Der Schweißprozess erfordert bleifreie Schweißtechnologie und die Schweißtemperatur und -zeit müssen je nach Bauteiltyp angepasst werden, um eine Beschädigung des Substrats oder Bauteils durch hohe Temperaturen zu vermeiden. Stellen Sie gleichzeitig sicher, dass die Lötstellen vollständig und frei von virtuellem Löten sind, und verbessern Sie die Zuverlässigkeit der Verbindung.
Maßgenauigkeit ist der Schlüssel zur Anpassung von Verbindungsplatinen an den Platzbedarf von flüssigkeitsgekühlten Servern, und eine strenge Kontrolle der Gesamtabmessungen und lokalen Strukturtoleranzen ist erforderlich. Aufgrund des kompakten Innenraums des flüssigkeitsgekühlten Servers muss sichergestellt werden, dass die Größe der Verbindungsplatine zum Installationsraum passt, um Installationsfehler oder Lockerheit aufgrund falscher Größe zu vermeiden. Bei Schnittstellenteilen, die mit anderen Komponenten verbunden sind, wie z. B. CPU-Steckplätze und Speicherschnittstellen, muss sichergestellt werden, dass die Schnittstellengröße und der Passspalt der Komponenten den Standards entsprechen, um schlechten Kontakt oder Installationsschwierigkeiten aufgrund von Spaltproblemen zu vermeiden. Darüber hinaus muss die Ebenheit der Verbindungsplatine überprüft werden, um eine fehlerhafte Verbindung mit flüssigkeitsgekühlten Komponenten aufgrund von Verformungen zu vermeiden, die den Wärmeableitungseffekt beeinträchtigen können.
(3) Nach der Probenahme: umfassende Tests und Szenarioverifizierung
Nach Abschluss des Beispiels sind umfassende Leistungstests und Szenarioverifizierungen erforderlich, um sicherzustellen, dass das Produkt die Anforderungen erfüllt. Die Prüfung der elektrischen Leistung sollte die Signalintegrität, die Leistungsintegrität und die Isolationsleistung abdecken: Bei der Signalintegritätsprüfung können Übertragungsverlust und Rückflussdämpfung über einen Netzwerkanalysator gemessen werden, um sicherzustellen, dass die Signaldämpfung den Anforderungen innerhalb der Designbandbreite entspricht; Beim Testen der Leistungsintegrität müssen Spannungswelligkeit und Rauschen gemessen werden, um eine stabile Stromverteilung sicherzustellen. Bei der Prüfung der Isolationsleistung muss die Nennspannung über einen Spannungsprüfer angelegt werden, um den Isolationswiderstand und die Spannungsfestigkeit zu testen und so Isolationsfehler zu verhindern.
Tests zur Anpassungsfähigkeit an die Umgebung erfordern die Simulation des tatsächlichen Betriebsszenarios von flüssigkeitsgekühlten Servern, einschließlich Alterungstests bei hohen Temperaturen, Tests zum Eintauchen in Kühlmittel und Vibrationstests. Hochtemperatur-Alterungstests können die Verbindungsplatine kontinuierlich in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit testen, Änderungen in ihrer elektrischen Leistung beobachten und ihre Fähigkeit, hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit standzuhalten, überprüfen. Der Kühlmittel-Eintauchtest erfordert das Eintauchen der Verbindungsplatine in das üblicherweise für Server verwendete Kühlmittel und nach kontinuierlichen Tests die Überprüfung des Aussehens und der Isolationsleistung, um sicherzustellen, dass keine Korrosion oder Durchdringung auftritt. Der Vibrationstest sollte gemäß den Vibrationspegelstandards des Servers durchgeführt werden. Überprüfen Sie nach dem Test, ob die Lötverbindungen und Schnittstellen locker sind, und überprüfen Sie die Vibrationsfähigkeit.
Darüber hinaus ist eine Überprüfung der Montagekompatibilität erforderlich, indem die getestete Verbindungsplatine tatsächlich mit flüssigkeitsgekühlten Komponenten und Serverkernkomponenten zusammengebaut wird und überprüft wird, ob die Montage reibungslos verläuft und ob die Schnittstellen in gutem Kontakt sind. Gleichzeitig sollte die Wärmeableitungswirkung im montierten Zustand getestet werden. Die Temperaturverteilung der Verbindungsplatine sollte mit einer Infrarot-Wärmebildkamera gemessen werden, um sicherzustellen, dass die Hotspot-Temperatur den Auslegungsschwellenwert nicht überschreitet. Nur Prototypenprodukte, die alle Tests und Validierungen bestanden haben, können in die anschließende Massenproduktionsphase gelangen.
Bei der Förderung der Transformation von Rechenzentren hin zu hoher -Dichte, hoher -Effizienz und niedrigem -Energieverbrauch durch flüssigkeitsgekühlte Server dient die hochdichte Verbindungsplatine von flüssigkeitsgekühlten Servern als zentrale Verbindungskomponente, und ihre Leistung und Qualität wirken sich direkt auf die Betriebseffizienz und Zuverlässigkeit von flüssigkeitsgekühlten Servern aus. Der wissenschaftliche und strenge Probenahmeprozess ist der Schlüssel, um sicherzustellen, dass Verbindungsplatinen mit hoher -Dichte für Flüssigkeitskühlungsszenarien geeignet sind und die Leistungsanforderungen erfüllen.