浪潮K1Power机型之PCB介绍浪潮

小编带领大家走进浪潮K1Power机型PCB的世界一探究竟，看一下浪潮K1Power服务器PCB的独到之处。

浪潮K1PowerE层PCB

大块头有大智慧：40层、mmXmm

上图就是传说中的40层主板本板了。长mm，宽mm，相比友商平台，尺寸、厚度水平均无悬念吊打！

表面上金光闪闪的小亮片，是将近个焊盘，总的元器件数量则高达个，网络数量更有惊人的条。

这块PCB的设计，即便是四位工程师联手攻坚，也要花费两个月之久。

CPU

最多可支持4颗CPU每个CPU有pin每个CPU之间通过速率为16Gbps的X-BUS互联PCIe4.0

共有8个PCIe4.0接口，用于连接外设信号速率为16GbpsSMP总线

PCB最边的位置，是32个SMP总线接口，用于多个单板间的连接信号速率高达25GbpsCDIMM

CPU的另一侧是CDIMM连接器，每个CPU有8个Channel的DMI总线速率为9.6Gbps每个CPU对应8个CDIMM，总共有32个CDIMM

VeryLowLoss级别材料

为满足信号的高可靠性，K1Power使用了VeryLowLoss级别的材料，而目前面市的主流服务器主板的板材主要用的还是LowLoss甚至是MiddleLoss级别VeryLowLoss级别的材料和LowLoss级别的材料的区别，通俗理解就是iPhone12和iPhoneX的区别POWER9的互连总线ABUS速率为25Gbps，而其他平台的CPU互连总线最高是11.2Gbps，因此K1Power需要使用更高级别的PCB板材40层的“玄机”

浪潮K1PowerPCB高达40层，而其他平台主板PCB大多不超过18层40层PCB保证了所有信号都有最可靠的电气性能，让每个信号层都有两个完整的地平面作为参考40层里，有6层完整的电源平面，保障了充足的通流能力以及电源可靠性。详情请参阅《浪潮K1Power机型之VRM（稳压卡）详解》6层电源层使用的是普通FR4的PCB材料，采用了混压的层叠设计方式，即保证了信号质量，又优化了PCB成本

6mm厚，厚径比为惊人的22.3

如图所示，浪潮K1Power的PCB厚度高达6mm，而其他平台的板子厚度只有2.4mm尽管厚度高达6mm，但pin数的CPU封装并没有留下更大的打孔空间，设计的最小的孔径仍然是和X86相同的0.25mm，这就使得浪潮K1Power主板的厚径比达到了惊人的22.3

浪潮K1Power主板的厚径比达到了惊人的22.3，而业内常规要求厚径比均小于10超大加工难度

高达22.3的超大厚径比给PCB加工带来了巨大的考验。

在用钻头钻孔时，钻头根据转速和下钻速度的不同设置，会呈现韧性和刚性两种特性。这两种特性是互成反比的，韧性越大，刚性越小；反之，刚性越大，韧性越小。韧性大时，钻头钻下来会发生倾斜和偏移，这样就可能钻到旁边的走线，造成短路；刚性大时，钻头钻得越深，受到的压力就越大，容易发生断钻的情况；无论是短路还是断钻，只要发生一处，就会造成PCB的报废。

浪潮K1Power的40层PCB上总共有+个孔，加工难度可想而知。

特殊工艺创新保障PCB单板质量

为了保证PCB的单板质量不受影响甚至有更高的标准，我们的PCB加工不得不采用各种特殊的工艺来实现：

为了使过孔孔壁的镀铜均匀，使用脉冲电镀代替了传统的直流电镀为了保证加工过程中孔壁不被药水破坏，表层需要用“正片+负片”的方式进行铜面蚀刻，相较于传统的正片的方式又增加了一道工序背钻设计

相比其他平台的背钻设计，浪潮K1Power除了背钻深度比较大，背钻精度不易控制外，还有一些不一样的PCB设计，比如在背钻时会控制背钻深度，让背钻目标深度稍稍远离走线层，这样可以减小背钻对走线层的振动影响，从而避免信号层焊盘和走线脱离的情况发生。匠心设计无处不在保障超高可靠性

为了保障PCB的超高可靠性，浪潮K1Power设计的独到之处无处不在。

PCB表层基本没有走线，保证了高速信号完整性，减小电磁干扰

每一对高速信号过孔都是通过高精度的仿真来确定大小、间距以及挖空尺寸

对于较大的通孔，会额外添加一些独立Pad，以保证内层的连接可靠性

浪潮K1PowerPCB板设计复杂，加工难度大，那么如何才能保证每一块PCB单板的可靠品质和长期稳定性呢？这些Coupon就是保证浪潮K1POWER服务器PCB高可靠性的核心要素。浪潮K1POWER服务器主板在每一块出货单板的加工Panel上均有对应的测试Coupon设计，相当于每块主板都有一个身份证，每块测试Coupon都要经过严苛的可靠性测试，以保证对应的每一块主板的可靠性。

SI无源损耗测试Coupon

用于监控每一块出货单板上阻抗线的损耗数据，以监管加工一致性CAFCoupon电化学测试

此Coupon主要用于评估监测PCB内部在不同温度、湿度和偏压作用下，因导电阳极丝的运动而产生的PCB失效风险ATCCoupon加速热循环测试

此Coupon用于评估PCB上过孔承受加速热循环的能力，主要是通过加速老化的方式，模拟PCB在预期的生命周期内发生的热疲劳情况ISTCoupon互连应力测试

IST是对PCB成品板进行热应力试验的快速方法，用于评估PCB板互连结构的完整性；因为主板有背钻孔和非背钻孔两种设计，所以该Coupon由两部分组成CITCCoupon电感应热循环测试

Coupon是保证浪潮K1POWER服务器PCB高可靠性的核心要素，CITC是核心中的核心CITC是浪潮K1Power特有的测试方法，也是对高端PCB成品板进行品质监控的最重要的方法主要仿真在温度快速变化的条件下，对电路板的热应力可靠性进行侦测

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