AI服务器PCB解决方案

作者：深圳普林电路发布时间：2025年08月26日

人工智能AI蓬勃发展的当下，AI服务器作为智能计算的核心载体，其性能直接关乎AI应用的效能。而PCB，这一电子设备中的基础部件，却在AI服务器中至关重要。

AI服务器PCB解决方案

AI服务器对PCB的严苛性能需求

高速数据传输需求

AI服务器承担着海量数据的处理与复杂运算任务，这使得数据传输速度成为关键性能指标。以AI模型训练为例，大量数据需在短时间内于芯片、内存、存储设备间频繁交互。此时，PCB需确保数据信号在高频、高速传输过程中稳定且准确，避免信号衰减与失真。为达成这一目标，PCB需具备低介电常数与低损耗因子特性，以降低信号传输损耗。同时，精准的阻抗控制不可或缺，只有保证信号传输路径的阻抗匹配，才能防止信号反射，确保数据准确无误地传输。

高效散热需求

AI服务器内众多高性能芯片在运行时会产生大量热量。若散热不及时，芯片温度过高将导致性能下降，甚至造成硬件损坏。例如，在GPU集群工作时，多个GPU芯片集中运行，局部温度可飙升至120℃以上。因此，PCB需肩负起高效散热的重任。这要求其采用高导热材料，如铝基板（导热系数可达2.0W/m・K），或嵌入铜块等方式增强散热能力。同时，通过合理散热通道，如设置散热孔、散热层等，将热量迅速引导至散热器，维持芯片在适宜温度下稳定工作。

高密度电路布局需求

随着AI技术发展，AI服务器内电子元件集成度不断攀升。PCB必须在有限空间内实现更密集的电路布局，以满足元件数量增加与功能复杂度提升的需求。这就如同在有限的城市空间内规划更多道路与建筑，既要保证布局紧凑，又要确保各线路、元件间互不干扰。例如，小型AI加速器模组常采用4-5阶的HDI技术，通过微孔、盲孔和埋孔，大幅提升布线密度，减小电路板尺寸，同时保障信号传输的稳定性。

PCB在AI服务器中的关键作用

物理支撑与电气连接平台

PCB为AI服务器中的各类电子元件提供了坚实的物理支撑，如同建筑的地基。同时，它构建起了元件间的电气连接网络，将CPU、GPU、内存、存储等关键元件紧密相连，使它们能够协同工作。从宏观视角看，服务器内各部件间的数据信号传递、电源分配与管理均依赖于PCB。不同元件对信号传输要求各异，PCB通过精心的线路布局与信号传输路径，满足了这些多样化需求，确保整个服务器系统协调运行。

数据信号传递与电源管理

在数据信号传递方面，PCB承担着将不同元件产生的数据信号准确、快速传输至目标元件的任务。例如，CPU处理后的数据需经PCB传输至内存存储，或传输至GPU进行进一步运算。在这一过程中，PCB要保障信号的完整性与稳定性。在电源管理方面，PCB负责将电源稳定地分配到各个元件，确保各元件获得合适的电压与电流。同时，通过合理布局电源层与接地层，减少电源噪声与电磁干扰，为信号传输营造良好的电气环境。

满足需求的先进材料与技术

高速传输的材料与工艺

为满足AI服务器对PCB高速传输的需求，行业采用了一系列先进材料。聚四氟乙烯和陶瓷填充材料因具备出色的低介电常数和低损耗因子特性，成为高频应用的理想选择。然而，这些材料成本较高，限制了大规模应用。为此，部分厂商开发出混合基材，如将FR-4与PTFE复合，在非关键信号层采用成本较低的FR-4材料，在关键信号层使用PTFE，在保障性能的同时，有效降低了成本。在工艺上，激光钻孔技术得到广泛应用。传统机械钻孔在加工0.2mm以下孔径时易产生毛刺，影响通孔导电性与信号传输。而CO₂激光钻孔技术可实现0.15mm微孔加工，且孔壁粗糙度≤15μm，显著提升了高频信号传输效率。此外，先进的蚀刻工艺能够实现更精细的线路制作，满足高密度布线需求。

散热技术与结构优化

为攻克散热难题，除采用高导热材料外，厂商在PCB结构优化上不断创新。例如，采用6oz厚铜板技术，可将热阻降低30%，有效提升散热效果。在一些高端AI服务器PCB中，还嵌入了均热板或热管，利用其高效的热传导性能，将芯片产生的热量迅速扩散至整个PCB，再借助散热片等外部散热设备排出。同时，优化PCB布局，将高功耗元件集中安置在散热良好的区域，并增加散热孔的数量与密度，进一步提高散热效率。通过这些散热技术的综合运用，确保AI服务器在长时间高负载运行下，芯片温度始终处于安全范围，保障服务器稳定运行。

高密度布线的技术突破

为实现高密度布线，HDI技术成为主流。HDI通过在PCB内层制作微小过孔（微孔、盲孔和埋孔），实现了不同层间更紧密的电气连接。在一些对空间要求极高的AI服务器主板中，HDI技术使布线密度较传统PCB提升数倍。同时，多层PCB也不断发展，通过增加层数，为电路布局提供了更多空间，可容纳更多元器件与更复杂的电路。例如，一些AI服务器的PCB层数已突破18层，甚至达到32层。在多层PCB中，合理规划电源层、接地层和信号层的布局，有效减少了电磁干扰和信号串扰，提高了信号完整性，满足了AI服务器对高性能的需求。