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AI加速卡（7阶HDI）PCB制作关键技术研究

2025.04.28

AI加速卡PCB的发展趋势

AI 服务器产品，作为人工智能的关键一环，在近年来得到了飞速的发展，从服务器的硬件架构来看，AI 服务器通常配备有高效能的中央处理器（CPU）、图形处理器（GPU）、张量处理器（TPU）或专用的AI 计算芯片，以及大量的内存和存储空间。

在异构方式上，AI 服务器可以分为CPU＋GPU、CPU＋FPGA、CPU＋TPU、CPU＋ASIC 或CPU＋多种加速卡。目前，产品中最常见的是CPU+多块GPU 的方式。

AI服务器中的GPU加速卡集群

在AI 服务器的高速发展的市场背景下，AI 服务器加速卡模组集成度越来越高，盲孔叠层越来越密集带来PCB的阶数的提升。由于AI加速卡金手指区域需要满足PCle5.0协议标准的要求，这就意味着金手指的厚度是固定的，由于AI加速卡层数比较高，PCB的厚度大于金手指的厚度，这就需要通过设计内层埋置手指，之后通过揭盖工艺将其露出，PCB加工制作难度大幅度提升。

由于AI加速卡会集成多个GPU，PCB的设计将会向高层数、高密集BGA、高阻抗传输速度转变。PCB需要更高等级的高速板材和超低粗糙度的铜箔。AI加速卡的这些需求将会推动PCB行业进入一轮新的发展阶段。

AI加速卡PCB特点

明阳必发生产的AI加速卡的26层PCB产品特点如下：

高速材料

该PCB采用了M7等级材料，可以满足目前AI加速卡对高速信号传输时信号损耗的要求。

高层数、厚板、大尺寸

AI加速卡通常由多个GPU芯片组成，随着大尺寸BGA芯片数量的增加，整板的走线互联变得更加的密集，对应的PCB层数将会增加，PCB板厚增加，尺寸也将会更大。

多阶盲孔技术

通过多阶盲孔技术，可以有效减少PCB的层数及板厚，避免出现Stub等不必要的走线，提升信号传输的完整性。

高厚径比

更高密集的布线设计，过孔孔径也跟着变�。孀虐搴竦脑黾樱琍CB的厚径比随之变大。

内层揭盖金手指

由于金手指的厚度必须满足PCIe协议的要求，但是GPU集成密度变大之后，PCB板厚与要求的金手指厚度不一致。因此只能通过内层揭盖方案制作，提前埋置内层手指，成品将内置金手指揭开。

AI加速卡PCB制作技术难点

叠层设计难点

AI加速卡采用7阶HDI设计，内层需要埋置揭盖金手指， 7次压合已经超过了常规FR4覆铜板的压合次数限制。如果叠层设计不合理，压合的时候板材涨缩控制不够，那么成品PCB会出现现翘曲、弓曲等问题，导致元器件无法贴装。

高多层压合难点

AI加速卡采用了M7等级的材料，与常规的FR4材料压合参数相差较大，M7等级在压合制作过程中，以下问题较为频发：

①多次压合，板边区域多次熔合或打铆钉，铆钉区域位置形成了局部高低差，易导致失压。

②多次压合，不同层次的残铜率，材料涨缩稳定性难度大，需要得到稳定的涨缩规律。

③多次压合，PP的抽湿、子板的棕化前后烤板制作，压合程式的调整，棕化到压合的停留时间，处理不当易导致分层爆板。

④多阶HDI，不同厚度芯板，压合对位要求高，板厚均匀性要求高，一次压合的对准度将直接导致后续HDI 的堆叠对准度制作。

综合以上因素，如涨缩、参数、制作工艺设计发生异常，将直接导致产品发生分层爆板、内层短路、涨缩异常等影响产品质量问题。

图形对位控制难点

该AI加速卡单SET尺寸较大，针对高多层对位要求高、BGA夹线，密集BGA孔到线间距通常只有5mil甚至更�。盚DI激光孔径通常设计0.1-0.125mm，单边环宽2.5-3mil，图形对位的精准度要求难度大。多次压合对图形对位的要求高，通常以下问题会导致产品制作难度加大：

①埋孔与激光钻孔对位，对位要求±2mil 以内，制作难度大。

②HDI 激光孔的单边环宽2-3mil，激光钻孔与图形的对位一致性难度大。

③涨缩差异对钻孔及图形制作难度大。

内层金手指揭盖难点

由于设计的板厚远远超过了金手指厚度的要求，因此需要把手指制作成内置金手指，再通过揭盖的方案将其露出，最终完成手指的制作，此工艺制作通常会出现以下难点：

①内置手指层需要镀金，工艺复杂流程麻烦且难度大，手指位置制作难度高。

②手指位置都是内置层，最终揭盖还要经过至少4-6次压合，金手指位置采用什么方式才可以耐多次干湿流程以及最终保证手指位置无残胶。

③金手指阶梯位置，揭盖如何保证不溢胶及如何顺利揭盖，边缘无残留胶，制作工艺该如何设计并完成。

④AI加速卡，手指位置都是PCIe高速信号传输的接口，手指区域内层都是基材区域，手指厚度如何满足PCIe5.0协议厚度难度较大。

AI加速卡PCB制作总结

针对AI加速卡的相关技术串联并对相关技术难点攻关制作，成功地交付了批量产品给客户使用，目前客户反馈的结果较为满意，制作周期可以与常规产品比拟。AI加速卡PCB通过了实验室的相关可靠性测试，各项指标均通过测试合格。

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产品可靠性检验结果

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阶梯金手指（金手指揭盖）

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AI加速卡切片图

明阳必发的高速技术专家团队针对AI加速卡类产品比较常见的问题及制作难点制定了一整套的解决方案。可深入配合客户进行AI加速卡前期的设计仿真及后期的PCB可制造性的生产策划，满足客户的高密度高速互联需求。

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