AI服务器高算力场景中高低TG混压电路板散热与信号分层管理方案

来源：捷配时间: 2026/01/28 09:52:43 阅读: 37

AI 大模型的爆发，让 AI 服务器进入高算力、高功耗时代。以英伟达 H100、H800 为代表的 AI 芯片，单芯片功耗突破 400W，对 PCB 的散热能力、高速信号传输、层数设计提出前所未有的挑战。高低 TG 混压电路板，正是破解高算力服务器 PCB 设计瓶颈的核心技术，本文从芯片需求出发，对比传统方案，解析混压方案的工程应用。

传统 AI 服务器 PCB 多采用单一高 TG 材料方案，虽能满足耐高温需求，但存在明显短板。全板使用高 TG、高速材料，成本居高不下；且单一材料无法兼顾高速信号层与大功率电源层的差异化需求。同时，高功耗芯片带来的局部高温，会导致 PCB 板弯翘、信号衰减，影响服务器算力稳定输出。高低 TG 混压方案，通过不同 TG 值材料的分层搭配，实现散热、信号、成本的三重优化。

适配 AI 芯片的核心设计要点

层数与厚铜设计：主流 AI 服务器 PCB 层数已达到 20-40 层，部分高端产品突破 70 层。混压方案采用分层规划：高速信号层（承载 112Gbps 以上 PCIe 5.0/6.0 信号）选用低损耗、中高 TG 材料，如 Megtron6、M7 系列，保证信号完整性；电源层、接地层采用高 TG、高导热 FR-4，搭配 3oz-6oz 局部厚铜设计。厚铜层可大幅降低电源阻抗，快速传导 AI 芯片产生的热量，某款 AI 服务器采用该设计后，核心芯片区域温升降低 22℃。
信号分层管理：严格划分高速信号区、电源区、控制区。高速差分信号单独布线，远离大功率电源线路，平行布线长度控制在 2mm 以内，减少串扰。混压结构的介质层梯度设计，可有效隔离高速信号与电源噪声。对比传统方案，混压 PCB 的高速信号眼图抖动降低 35%，信号传输误码率显著下降。
材料匹配与散热协同：高低 TG 材料混压，必须重点关注热膨胀系数（CTE）匹配。选用 CTE 差值＜5ppm/℃的材料组合，避免温度变化导致层间应力过大，引发电路板分层、过孔断裂。同时在核心芯片下方，设计导热铜柱与散热通道，配合混压板材的高导热特性，构建立体散热体系。

空间利用率与成本对比

空间利用率是 AI 服务器 PCB 设计的核心指标。传统单一材料方案，为满足散热与信号需求，不得不增加板厚或扩大 PCB 尺寸，空间利用率偏低。高低 TG 混压方案可实现功能区域的精准分区，无需为局部高性能需求牺牲整体设计。相同算力配置下，混压方案的 PCB 面积可缩小 15%-20%，板厚降低 10%，为服务器内部预留更多散热风道与扩展空间。

成本方面，混压方案仅在高速信号核心区域使用高价低损耗材料，非核心区域采用高性价比高 TG FR-4。经量产数据测算，相比全板高速材料方案，高低 TG 混压电路板可降低 25%-30% 的材料成本，同时良率提升 10% 以上，大幅降低 AI 服务器的整体生产成本。

量产阶段，高低 TG 混压电路板需优化压合工艺。根据不同材料的固化曲线，制定分段升温、分级加压的压合参数，避免材料过度固化或固化不足。同时加强阻抗管控，阻抗精度控制在 ±3% 以内，满足高速信号传输要求。

随着 AI 芯片向更高算力、更低功耗演进，高低 TG 混压电路板将持续迭代。未来结合 DPC（直接敷铜陶瓷）等新型散热材料的混压方案，将进一步破解高算力服务器的散热与信号传输难题，成为 AI 服务器 PCB 的主流设计。

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