AI算力PCB散热设计:厚铜 + 高 TG,GPU 满载不降频
来源:捷配
时间: 2026/05/21 09:43:54
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工程师设计 AI 加速卡,GPU 满载 85℃触发降频,算力从 275TOPS 掉到 180TOPS;加散热片、风扇,温度仍 80℃以上。采购发现:同 PCB 厚度,2oz 厚铜比 1oz 散热好 20%,成本仅增 5%;但很多厂商为省钱用 1oz 铜箔,后期降频损失远超板材差价。行业真相:AI 算力 PCB 散热 70% 靠电源 / 地铜箔,厚铜 + 高 TG 板材是性价比最高的散热方案。
AI 算力 PCB,2oz 厚铜 + TG170 板材,散热效果比加 2 层散热层更好;GPU 满载温度降 15℃,杜绝降频,算力稳定满负载。
核心问题
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1oz 薄铜载流不足,大电流发热严重GPU 核心电流≥50A,1oz 铜箔(35μm)载流能力仅 20A;大电流下铜箔发热,温度飙升至 90℃,触发降频。
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普通 TG130 板材导热差,热量堆积无法散出TG130 板材导热系数≤0.3W/m?K,热量堆积在 GPU 下方;局部温度比环境高 30℃,长期高温加速老化、算力不稳。
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电源层分割零散,铜箔面积小,散热效率低电源层分割过多、过碎,有效散热面积<40%;热量无法快速传导至大面积地平面,局部热点突出。
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忽视过孔散热,BGA 焊盘热量无法导出GPU BGA 焊盘过孔数量少、孔径小、无散热过孔;焊盘热量堆积,温度比 PCB 表面高 10℃,虚焊风险大。
解决方案
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电源层 / 地层用 2~4oz 厚铜,提升载流 + 散热能力GPU 核心、VDD、VDDQ 电源层,用 2oz(70μm)或 4oz(140μm)厚铜;载流能力提升 2~4 倍,大电流发热降 50%,同时散热面积翻倍,温度降 10℃。
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核心区用 TG170 高导热板材,加速热量传导GPU 下方核心区,用生益 S1000-2M(TG170,导热系数 0.45W/m?K);热量传导效率提升 50%,快速扩散至地平面。
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电源层大面积铺铜,减少分割,最大化散热面积电源层尽量大面积铺铜,分割越少越好;有效散热面积≥70%,热量快速分散,无局部热点。
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BGA 区域密集散热过孔,焊盘热量直导地层GPU BGA 焊盘每焊盘 1 个 0.3mm 过孔,密集排列;过孔直接连接地层,焊盘热量快速导出,温度降 8℃。
不要为省成本用 1oz 薄铜,大电流发热 + 散热差,GPU 降频损失的算力价值是厚铜差价的 10 倍;也不要忽视板材导热,普通 TG 板材热量堆积,长期高温会导致 PCB 老化、寿命缩短。
AI 算力 PCB 散热核心:电源 / 地厚铜、核心区高 TG 板材、大面积铺铜、BGA 散热过孔。散热到位,GPU 满载不降频、算力稳定、寿命长。
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