Компания OKI Circuit Technology сообщила, что готовится к поставкам самой многослойной печатной платы в мире. Каждый квадратный метр такой 124-слойной платы для монтажа чипов стоит свыше $4800. Уникальное решение предназначено для тестирования многослойной памяти HBM и ИИ-ускорителей ещё до разделения на отдельные кристаллы — прямо на пластинах. Дорогой и нишевый продукт также будет востребован в авиационной и космической электронике.

Источник изображения: OKI

На сегодняшний день абсолютным рекордом считается производство печатной платы с 129 слоями, которую ещё в 2012 году изготовила компания Denso. OKI этот рекорд не побила, но утверждает, что изделие Denso отличается крайней сложностью и чрезвычайно высокой стоимостью, что не позволяет говорить о его коммерческой доступности. Напротив, 124-слойная плата OKI Circuit Technology — это коммерческий продукт, который будет доступен уже этой осенью.

До появления техпроцесса для производства 124-слойной платы промышленность выпускала платы максимум со 108 слоями. Компания OKI увеличила этот показатель на 15 %, что можно считать значительным достижением. Чипы HBM и ИИ-ускорители становятся всё быстрее и сложнее, что затрудняет их первичную проверку до установки на серийные платы. Растущая плотность сигнальных линий приводит к перекрёстным помехам, ухудшающим качество сигнала и затрудняющим полноценное тестирование.

Простому увеличению числа слоёв в платах препятствуют множество факторов — расслоение смолы при формовке, повреждение сквозных металлизированных отверстий и трудности выравнивания слоёв. В частности, производство новой 124-слойной платы стандартной толщины 7,6 мм занимает 16 недель. При этом в брак идёт до 35 % продукции, что значительно выше, чем 15 % при производстве 108-слойных печатных плат. Неудивительно, что себестоимость одного квадратного метра 124-слойной платы достигает $5000.

Пример многослойной печатной платы. Источник изображения: Elecrow

За такие деньги компания обещает высочайшую термическую стабильность. При более чем 1000 тепловых циклах такие платы теоретически способны выдерживать экстремальные условия окружающей среды, сохраняя при этом электрическую целостность. Это качество особенно важно для аэрокосмической отрасли — как в гражданских, так и в военных проектах. Для сравнения: массовые печатные платы обычно не содержат более 15–20 слоёв. На этом фоне 124-слойные платы действительно выглядят как инженерное произведение искусства.

Японская компания OKI Circuit Technology, которая свыше 50 лет производит печатные платы, представила новый подход для охлаждения чипов. Предложенное решение — это практически медные заклёпки на платах с большими круглыми или квадратными шляпками с обеих сторон. Утверждается, что это в 55 раз улучшает теплоотвод от электроники и намного лучше активного охлаждения с радиаторами и вентиляторами.

Источник изображений: OKI Circuit Technology

Шляпки или площадки могут быть разного размера от 10 мм и меньше, но следует придерживаться одного нехитрого правила: площадка на тыльной стороне платы, откуда тепло рассеивается тем или иным способом, должна быть больше, чем площадка под чипом. Для лучшей теплопередачи медный мостик от одной поверхности до другой также должен быть достаточно большого диаметра. Это напоминает подход, используемый для отвода тепла от элементов кристалла, чем отчасти заняты каналы металлизации, только в значительно увеличенном масштабе.

Свою разработку компания OKI рекомендует использовать для охлаждения миниатюрной электроники в космосе, где охлаждение с помощью вентиляторов бессмысленно. Но никто не мешает таким же образом организовать теплоотвод от чипов на материнской плате компьютера или смартфона. Более того, для ещё лучшего отвода тепла можно интенсифицировать процесс с тыльной стороны, объединив тыльные части заклёпок с элементами корпусов или подключив активное охлаждение. При этом за счёт добавления относительно большого объёма меди материнские платы могут потяжелеть на 50–100 граммов, приобретя в глазах пользователей настоящий вес во всех смыслах.

Производитель вычислительной техники «Аквариус» намерен инвестировать 2 млрд рублей в развитие производства печатных плат в Подмосковье. Об этом пишет CNews со ссылкой на представителя компании.

Источник изображения: gosiak1980/Pixabay

В «Аквариусе» сообщили, что производство будет организовано на территории строящегося государственного индустриального парка «Ленинский» под Москвой. Общий объём инвестиций в размере 2 млрд рублей включает в себя вложения в развитие производства химических реактивов, необходимых для производства печатных плат. Ранее председатель совета директоров «Аквариуса» Алексей Калинин заявлял, что в производство печатных плат и химию «при поддержке Минпромторга и Правительства Московской области вместе с "Росатомом" вложат миллиарды рублей».

Информация о планах компании заняться производством печатных плат также появлялась в СМИ ранее. Сообщалось, что в проекте участвуют госкорпорация «Росатом» и калининградский контрактный производитель GS Group. Официальные представители «Росатома» и GS Group отказались от комментариев по данному вопросу. По мнению экспертов, отечественные печатные платы вряд ли смогут конкурировать с китайскими в плане цены. Также отмечалось, что в стране есть дефицит материалов и химии для их производства.

Данные «Консорциума печатных плат» за четвёртый квартал прошлого года указывают на то, что объём выпускаемых в стране плат должен был достигнуть 26,6 млн кв. дм. По прогнозам организации, к 2025 году этот показатель вырастет до 29,2 млн кв. дм. Этому будет способствовать модернизация уже имеющихся производств и запуск новых мощностей. На данном этапе российские предприятия могут удовлетворять только 10 % от спроса. Производством печатных плат в России занимается несколько компаний, включая «Резонит», «АТБ Электроника» и др. В этот сегмент также входят и производители отечественной электроники, такие как Yadro, «Бештау электроникс» и др.

Американские ученые создали инновационный тип печатных плат на основе витримеров, которые можно перерабатывать и использовать повторно. Это поможет в решении глобальной проблемы утилизации электронных отходов.

Печатная плата vPCB. Источник изображения: @Mark Stone/University of Washington via TechXplore.com

Традиционные печатные платы (PCB) широко используются в электронной промышленности благодаря их особым качествам, таким как химическая стойкость и огнеупорность. Однако эти платы крайне сложны в переработке и повторном использовании. Новое исследование, проведённое специалистами из Вашингтонского университета, предлагает решение этой проблемы на основе витримерных печатных плат (vPCB), благодаря которым возможна многократная переработка с минимальными отходами, сообщает Tom's Hardware.

В vPCB большая часть материала заменена на витример — высокотехнологичный полимер, который подлежит как процессу отверждения для создания плат, так и размягчению для извлечения компонентов при повторном использовании. Используя эту технологию, исследователи смогли переработать 98 % витримера и 100 % стекловолокна из отработанных vPCB.

Отмечается, что по прочности и электрическим свойствам vPCB сопоставимы с широко используемым материалом FR-4. Более того, при производстве и утилизации vPCB выброс канцерогенных веществ на 81 % меньше по сравнению с традиционными PCB. Учитывая, что переработка электронных отходов является серьезной экологической проблемой, vPCB вполне могут стать естественной заменой традиционных PCB.

Еще одним решением для создания более экологичных печатных плат являются водорастворимые материалы. Они обладают схожими преимуществами, так как их компоненты можно извлекать, растворив плату в воде. Однако рабочая электроника в таком случае не должна контактировать с водой в процессе эксплуатации, независимо от типа PCB, что является проблемой.

Таким образом, новые технологии, такие как vPCB и водорастворимые PCB, демонстрируют стремление технологической отрасли к снижению вредного воздействия на окружающую среду. А в сочетании с другими «зелеными» инициативами, такими как переработка использованного пластика в 3D-принтерный материал, мы можем надеяться на значительное уменьшение электронных отходов, по крайней мере в будущем.

Российские производители предлагают правительству РФ отсрочить введение балльной системы оценки электроники, согласно которой с 2024 года для признания техники отечественной в ней необходимо будет использовать только российские печатные платы. Сейчас производители плат способны обеспечить только 10 % потребности гражданского рынка, а на запуск производства собственных плат требуется ещё несколько лет, пишет «Коммерсантъ».

Источник изображения: Pixabay

По данным источников «Коммерсанта», что впоследствии было подтверждено Минцифры, 4 сентября в этом ведомстве прошло совещание с российскими производителями электроники и разработчиками компонентов, включая АНО «Вычислительная техника» (АНО ВТ), «Аквариус», Yadro, F+ tech, «Байкал Электроникс» и МЦСТ. На нём обсуждали возможность смягчения существующей балльной системы, которая определяет уровень отечественности радиоэлектроники.

Балльная система регулируется 719-м постановлением правительства. Согласно этой системе, устройство должно набрать определённое число баллов (например, за использование российских компонентов) для признания его отечественным. При этом «проходной балл» должен со временем расти для мотивации компаний углублять локализацию.

В Минпромторге сообщили, что опрашивают производителей вычислительной техники «на предмет достижимости выполнения требований» постановления для оценки возможности обеспечения потребностей рынка.

По словам собеседника «Коммерсанта», знакомого с подробностями совещания, Yadro и «Аквариус» просят заморозить существующие требования, чтобы отложить введение с 2024 года такого условия для включения в реестр, как использование только российских печатных плат, которых на рынке недостаточно, иначе компании потеряют преимущества на госзакупках.

Впрочем, не все участники рынка придерживаются этого мнения. «Наша позиция: никому не делать поблажек. F+ tech технологически готов к наращиванию локализации продуктов, использованию российских компонентов и соответствию требованиям, которые вступают в силу с 1 января 2024 года», — заявил главный исполнительный директор F+ tech Михаил Волков.

По словам гендиректора Консорциума производителей печатных плат («Резонит», «Технотех», GS Group) Владимира Семенова, сейчас производители плат способны удовлетворить не больше 10% потребностей гражданского сектора в России.

Следует отметить, что производители электроники активно занимаются подготовкой собственного производства печатных плат. Yadro реализует проект в Дубне (сроки начала выпуска не раскрываются), «Бештау Электроникс», по данным «Коммерсанта», планирует запустить «первую очередь производства печатных плат» весной 2024 года. Аналогичным проект планирует запустить и GS Group.

По словам источника «Коммерсанта» в крупном производителе электроники, просьба компаний заморозить требования в части печатных плат как раз связана с тем чтобы успеть запустить свои производства. На это, по его оценке, потребуется около двух лет.

Некоторые владельцы видеокарт GeForce RTX 30-й серии от Gigabyte столкнулись с проблемой растрескивания печатных плат видеокарт в месте фиксатора, который удерживает ускоритель в разъёме PCIe. Из более ранних сообщений известно, что производитель не признаёт такие случаи гарантийными, поскольку речь идёт о механических повреждениях видеокарты и здесь сложно доказать, что владелец карты использовал комплектную подставку для видеокарты, чтобы избежать её провисания.

Источник изображения: eBay

Своим мнением об указанной проблеме и её вероятной причине поделился пользователь Twitter 0xcats, имеющий опыт в проектировании печатных плат. Отзывы пользователей, а также фотографии подтверждают, что печатные платы видеокарт растрескиваются в месте фиксатора PCIe. Поскольку современные видеокарты становятся с каждым поколением всё больше и тяжелее, эта область печатной платы, после установки видеокарты в слот PCIe x16, подвергается значительной нагрузке под весом ускорителя. Однако это лишь часть проблемы. По мнению 0xcats, основной причиной может являться конструктивный недостаток печатных плат видеокарт Gigabyte.

Как отмечает 0xcats, Gigabyte решила сделать на печатных платах своих видеокарт более высокий вырез для фиксатора PCIe, фактически превратив этот крошечный участок платы во второстепенную точку изгиба. На фотографии ниже специалист отметил область наибольшей деформации, которая охватывает участок отверстия для установки элемента крепления системы охлаждения к печатной плате. По словам 0xcats, здесь нет никакого откровения, поскольку это хорошо задокументированная проблема, о которой разработчики печатных плат знают уже много лет.

Почему инженеры Gigabyte решили сделать вырез для фиксатора PCIe выше стандартного — это вопрос, требующий ответа. По мнению 0xcats, производитель мог пойти на такой шаг, поскольку предполагал, что стабильность конструкции можно будет компенсировать более высокими защёлками разъёма PCIe на современных материнских платах. Все предоставленные пользователями фотографии с растрескавшимися печатными платами объединяет одно: трещины проявляются в районе монтажного отверстия области системы охлаждения видеокарты, отвечающей за охлаждение памяти и крепления задней прижимной пластины GPU. По оценке 0xcats, это результат чрезмерной нагрузки на самую узкую часть печатной платы.

Печатные платы состоят из множества слоёв, в каждом из которых проведены линии для передачи сигналов между различными компонентами видеокарты. Даже незначительный изгиб печатной платы может приводить к нарушению этих линий. По словам 0xcats, на печатных платах есть несколько потенциальных мест изгиба. Основными являются область GPU, а также крепёжных отверстий системы охлаждения. Чем дальше от крепёжных отверстий распределяется вес ускорителя, тем сильнее вероятность проявления изгиба.

Розовой линей выделена область наиболее вероятного места изгиба видеокарты. Синим отмечен высокий вырез фиксатора PCIe

Для решения проблемы растрескивания печатных плат 0xcats предложил несколько идей. Во-первых, необходимо убрать из области фиксатора PCIe все критически важные линии передачи сигналов. Кроме того, необходимо максимально сократить вырез самого фиксатора для увеличения площади опоры, а все слои области печатной платы самого фиксатора усилить медью.

Многие современные видеокарты поставляются с комплектными подставками, предназначенными для предотвращения провисания ускорителя. По мнению 0xcats, эти подставки не так эффективно справляются со своей задачей, как специальные кронштейны, которые несколько поколений назад устанавливались в заднюю часть больших моделей видеокарт, а в качестве точки опоры использовали элементы компьютерного корпуса, что обеспечивало более надёжную фиксацию видеокарты.

К слову, та же Gigabyte недавно выпустила обновлённую модель GeForce RTX 4090 WindForce V2 24G, которая поставляется с комплектным держателем видеокарты нового формата.

Источник изображения: Gigabyte

В отличие от других держателей, которые обычно устанавливаются в нижние слоты расширения корпуса под видеокартой или выполнены в виде подставок, держатель GeForce RTX 4090 WindForce V2 24G крепится к отверстиям в материнской плате.