AI服务器高多层PCB叠层、阻抗与电源完整性（PI）
来源：捷配
时间: 2026/02/28 10:13:22
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叠层是 PCB 的骨架，阻抗是高速信号的标尺，电源完整性是系统稳定的血脉。三者协同，构成 AI 服务器 PCB 的核心架构。本文聚焦叠层策略、阻抗控制、PI 设计三大要点，提供高层数设计实战方法。
高多层叠层设计遵循四大原则：信号完整、电源稳定、散热合理、加工可行。AI 服务器常用 20–32 层结构，典型对称叠层顺序：信号–地–信号–电源–信号–地–信号，核心高速信号采用带状线夹在参考平面之间，提供完整回流、屏蔽干扰、控制阻抗。关键规则：
- 高速信号层紧邻地平面，缩短回流路径，减少串扰。
- 电源与地成对相邻，形成高耦合电容，降低 PDN 阻抗。
- 采用对称结构，减少翘曲与应力，提升大尺寸板良率。
- 预留足够介质厚度，满足阻抗与隔离要求，避免过度压缩。
阻抗控制是高速设计的核心任务。AI 服务器常用阻抗：单端 50Ω，差分 85Ω（DDR5）、90Ω（NVLink）、100Ω（PCIe）。设计流程：
- 确定材料 Dk/Df 与铜厚。
- 用 SI9000 等工具计算线宽、间距、介质厚度。
- 优先带状线，保证阻抗均匀与屏蔽效果。
- 生产要求介质厚度偏差≤±5%，线宽精度 ±2μm。
- TDR 实测校准，迭代补偿制程误差。
过孔是阻抗断点，必须背钻、短桩、小焊盘、优化反焊盘，消除寄生参数。避免跨分割、参考平面不连续，否则阻抗突变、串扰暴增。
电源完整性 PI 面对大电流、瞬态、高热三大挑战。单 GPU 电流可达数百安培，瞬态跳变引发压降与纹波，导致信号抖动、逻辑错误。PI 设计要点：
- 加厚铜箔：电源层 2oz–4oz，降低直流电阻。
- 多电源层：分散电流，减少热集中与压降。
- 平面耦合：电源地紧密相邻，提高高频去耦能力。
- 去耦策略：芯片底层放置高频电容，配合平面电容，覆盖宽频噪声。
- 压降仿真：确保全平面电压偏差在规范内，热点均匀。
SI 与 PI 必须协同设计，电源噪声会转化为信号抖动，信号回流会影响电源稳定。通过叠层优化、平面分割、接地设计实现隔离，是高层数设计的高阶能力。
加工约束同样重要：板厚、层数、铜厚、最小线宽、盲埋孔、背钻、树脂塞孔相互制约。叠层设计必须与工厂工艺能力匹配，避免 “设计完美、无法量产”。
叠层、阻抗、PI 三位一体，是 AI 服务器 PCB 从 “能用” 到 “好用” 的分水岭。优秀的骨架设计，能在有限层数内同时满足高速、大功率、高可靠、可制造四大目标。
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