浪潮K1 Power作为可信赖的中国关键计算领先品牌，是国产高端服务器产业的领导者和产业发展的风向标，其最新动态引领着中国高端服务器产业的发展趋势。浪潮K1 Power体系结构优化设计和多层次、跨层面的协同优化，在多个层面均树立了新的行业标杆。
此前，我们逐篇次分别介绍了浪潮K1 Power K8880G3在安全设计、散热设计、多处理器一致性互连、高速串行内存模块等方面的独特之处，这篇文章将聚焦PCB，探讨浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB主板设计的领先之处。
PCB（Printed Circuit Board），是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气互连的载体。因此，PCB有两大功能：支撑和互连，其两大重要组成成分——基板和铜箔则分别为实现这两大功能提供支持。
最新一代浪潮K1 Power K8880G3服务器采用的PCB主板采用了新技术、新工艺和新材料，PCB可靠性之高，为服务器行业树立了新标杆。
为解决高密度布线设计中的高速信号串扰问题，浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB采用了不同膨胀系数材料非对称混压设计。
浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB
众所周知，PCB是通过基板上的纯铜线实现互连的，其截面积与能通过的最大电流直接相关，线宽相同时，铜箔越厚，能够承受的电流越大。浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB每一层镀层铜厚都达到30μm，确保系统可靠性，而X86通用服务器PCB镀层铜厚约为20μm。
在同样材质的PCB板上，每条导线能承受的最大电流还受焊盘和过孔的影响，若电路瞬间发生波动，焊盘之间的线路就很容易烧断。浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB所有板层都使用了至少1盎司铜箔，在电源层更是使用了2盎司铜箔，能够轻松应对电路波动对焊盘间线路的不利影响，确保系统可靠性。而X86通用服务器PCB内层铜箔为1/2盎司或1/3盎司，外层也仅有1盎司。
浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB采用了低粗糙度棕化新工艺，选型粗糙度小于18μm的铜箔，改善信号趋肤效应，高速信号传输性能更佳，信号裕量整体提高5%以上。
因导体粗糙度决定了PCB传输过程中的导体损耗，粗糙度越大，信号传输时产生的驻波和反射等越大，信号损耗越大。按粗糙度不同，PCB常用的铜箔有低轮廓铜箔（HVLP铜箔）、反转铜箔（RTF铜箔）和高延伸性铜箔（HTE铜箔）。浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB不同叠层根据需求使用不同类型的铜箔，既保证了整块板的电性能表现，又控制了成本。
从外观上看，浪潮K1 Power K8880G3与X86通用服务器PCB的差别主要在厚度上，浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB主板为36层，过孔厚径比达21:1，可制造性设计挑战极高，而X86通用服务器PCB不超过18层，过孔厚径比仅为12:1。
36层PCB最大程度地保障了直线连接元件管脚——两个元件之间信号传送最好的连接方式。大多数PCB由于管脚分布、过孔及走线空间等因素，很难做到两点之间直线连接布线。当PCB上电路保持不变时，PCB层数增多，每层信号线数量越少，两点之间连接就越有可能用更短的线路实现。
其次，能够实现更短的线连接元件管脚。PCB在布线中连接线越短，信号完整性越有保障。当前，电路设计差分信号应用广泛，差分结构设计要求两根差分线必须等长且完全平行，36层PCB更容易实现等长的平行布线，确保了信号完整性。
此外，层数增多，对其它信号产生干扰的信号源放置到单独一层上，通过层与层之间的屏蔽减少信号之间串扰，进一步保障了信号稳定性和可靠性。
浪潮K1 Power K8880G3服务器PCB可靠性测试采用了自研PST测试标准和装备，开发精度与灵敏度高于国际同类设备，面向服务器系统可靠性设计需求，开展加速失效因子（Af）与生命周期（Nf）关系的研究，建立浪潮K1 Power失效因子模型，科学建立PCBA可靠性测试工程规范，单板测试通过1256小时的老化极限测试，保障高端服务器板卡制造高可靠，实现对浪潮K1 Power产品100%通过可靠性测试。
PST是由高效能服务器和存储技术国家重点实验室开发的符合IPC-TM-650 2.6.26 method A和method B标准的PCB热应力压力测试设备（PCB Stress Test platform），实现全自动高效实验，测试方法优于IPC-TM-650国际标准定义的方法。基于铜互连介质电导率温度曲线（TCR）及四线量测方法建立高精度电流控制算法，温控算法精度远超国际同类设备。
兼容IPC-TM-650测试方法method A（IST）与测试方法method B（CITC)，测试方法通过模式选择进行切换 支持1~8pcs测试样本同时测试 支持自定义测试条件：温差，温升斜率，恒温时间，循环间隔等 测试状态实时显示，实时查看测试进展 失效模式自动判定 提供TCR按照温度区间修正功能
PST/CITC/IST测试标准对比
如图所示，PST标准下测试电热效应对板级可靠性，测试严苛程度远超IST（北电公司开发的符合国际电子工业联接协会IPC-TM-650 2.6.26 method A 标准的互连压力测试设备）标准和CITC（美国IBM和I3公司开发的符合国际电子工业联接协会IPC-TM-650 2.6.26 method B 标准的电流感应热循环测试设备）标准。
IST测试：每个测试循环5分钟，以1.5℃/s加热3分钟，最高温度245℃，冷却2分钟； CITC测试：每个测试循环3分钟，以3℃/s加热90秒，高温度245℃，保持40秒，冷却1分钟； PST测试：每个测试循环5分钟，以6℃/s加热45秒，最高温度275℃，保持90秒，冷却165秒；
在PST标准下，PCB测试更严格，不仅对接受测试的设备有着更高的要求，还对提供测试的环境和设施带来更高的挑战。
PST/IST测试精度对比
实验温差对测试结果是决定性的，精准温控是实验的关键。PST采用闭环温度控制优于IST开环温度控制；PST控制可消除设备之间的差异，IST设备精度与其组成器件精度关系大，设备之间差异大。与IST测试相比，PST有以下几点优势：
升温时速率固定 能以恒温状态平滑过度 有着±3℃更高精度，而IST实验温度设定有±7℃的较大偏差
浪潮K1 Power K8880G3服务器作为国产高端服务器旗舰级标杆产品，其PCB采用了新材料新技术和新工艺，可靠性测试标准远超X86通用服务器标准。不仅如此，浪潮K1 Power K8880G3服务器整机可靠一致性测试标准也极为严苛，整机生产测试还引入了极限边界测试（Corner Testing）和增强压力测试等，测试大项多达680多项，平均生产测试时长高达58小时，是X86通用服务器测试时长的数倍，其中，处理器测试22小时，是X86通用服务器测试1.6小时的13.75倍；MEM测试14小时，是X86通用服务器测试1.6小时的8.75倍；浪潮K1 Power K8880G3重新定义服务器行业的最高标准。
