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技術文章

廣東宏展科技AI算力硬件測試三級方案:從芯片到整機柜的快溫變設備選型

一、算力硬件測試的全層級現實需求

當前AI算力產業鏈正處于規模化落地階段,從IP核驗證、GPU芯片封裝、多GPU模組集成,到服務器主板制造和整機柜交付,每個環節都離不開嚴格的環境可靠性測試。然而,不同測試階段的設備需求差異顯著:芯片級測試需要小容積、快溫變、高精度的設備來完成高加速應力篩選;板卡級測試需要中等容積、多測點的設備來驗證整塊主板的溫度適應性;整機柜級測試則需要大空間、強制冷能力的步入式設備來承載完整的42U機柜。

此前多數算力企業采用分階段采購不同設備的方式,不僅采購成本高、設備占地面積大,還存在測試數據不統一、操作邏輯不一致、售后對接繁瑣等現實問題。廣東宏展科技(Lab Companion)位于廣東省東莞市,深耕環境可靠性試驗設備領域二十余年,依托東莞制造基地的完整供應鏈與研發能力,打造了從芯片到整機柜的三級快溫變試驗箱產品矩陣。

二、芯片級:小容積、快溫變、高精度

芯片級測試是AI算力硬件驗證的第一道關口。測試對象多為單顆封裝芯片或小型晶圓級封裝件,樣品體積雖小,但對溫變速率和控溫精度的要求極高。單顆GPU滿負載運行時的功耗可達700W,需要通過寬溫域、快速溫變的環境模擬驗證其穩定性。

宏展TC系列小型快溫變試驗箱針對這一場景設計。溫度范圍覆蓋-70℃至+150℃,針對車規級、**級芯片還可定制-80℃至+200℃的超寬溫域。溫變速率提供5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min五檔帶載實測速率,可選配液氮輔助制冷系統,降溫速率可達30℃/min,滿足JESD22-A104、IEC 60068-2-14等標準要求。

在控溫精度方面,設備在芯片溫度循環測試中溫度波動度控制在≤±0.3℃,溫度偏差≤±2℃,確保施加的溫度應力精準可控。針對量產篩選需求,TC系列小型箱可配置多層樣品架,單批次可容納數百顆芯片同時測試。標配防凝露設計可精準控制箱內濕度,在溫度從低溫段回升時避免芯片引腳、封裝表面產生凝露,防止測試過程中芯片被氧化或短路。

三、板卡級:中等容積、多測點、控過沖

當測試對象從單顆芯片升級為多GPU并行模組、AI服務器主板等中等尺寸部件時,設備的容積需求和測點數量要求顯著提升。一塊AI服務器主板搭載多顆GPU和HBM顯存,單板發熱量可達數千瓦,且板面溫度分布不均勻,需要多點位同步監控才能準確評估整板的溫度適應性。

宏展TC系列中型快溫變試驗箱標配400L、600L、800L、1000L等容積規格,可容納整塊服務器主板進行帶電測試。設備支持多路溫度采集通道擴展,可同時監控主板各關鍵位置的溫度變化。在控溫策略上,宏展采用智能PID控制算法配合電子膨脹閥調節,在15℃/min溫變速率下將溫度過沖嚴格控制在±0.5℃以內,避免大溫度沖擊對板卡上的精密元器件造成額外應力損傷。對于多GPU模組測試中板卡自身發熱與箱內溫場的耦合問題,設備通過實時采集回風口溫度數據、動態調節制冷量輸出的方式,保持溫變速率的真實可靠。

四、整機柜級:大空間、強制冷、液冷兼容

整機柜級驗證是AI服務器產品上市前測試難度最大的環節。與單主板測試不同,整柜測試需要將完整配置的42U服務器機柜整體放入試驗箱,在服務器滿負載運行狀態下完成溫度循環、高溫高濕、低溫存儲等全套測試。當前一臺搭載8塊GPU的AI服務器峰值功耗已突破10kW,高密度機柜功率密度達到50kW乃至100kW以上。這對試驗箱的制冷能力和溫場均勻性提出了嚴峻挑戰。

宏展Walk-in步入式快速溫變試驗箱系列容積覆蓋1000L至10000L,可依據客戶需求進行更大尺寸的非標拓展。CW系列可同時承載1000kg機械負載與50kW被測件自發熱,支持-20℃至+55℃溫度范圍及不低于5℃/min的溫變速率。針對液冷服務器測試需求,設備可定制液冷管路穿墻密封接口,支持將外部冷量分配單元的供回液管路引入箱內,在溫度循環過程中保持液冷系統正常循環,接口設計確保無冷橋結露或漏風影響溫場。在溫場均勻性方面,多點立體送風設計配合大功率離心風機和導流板,滿載工況下均勻度可控制在≤±1.5℃。

五、全鏈路方案的價值:數據、操作與售后統一

三級設備的參數各有側重,但真正的效率提升來自于將三級測試納入統一體系。在數據層面,三級設備統一采用宏展H-Touch控制系統,溫變曲線、速率、駐留時間等關鍵數據格式一致,研發階段芯片級篩選數據可直接與量產階段整機柜測試數據進行比對分析,無需跨平臺轉換。在操作層面,同一套控制邏輯和編程方式貫穿小型箱與步入式箱,工程師在芯片測試中積累的剖面設計經驗可直接遷移到整機柜測試場景,降低培訓成本和人為操作差異。在售后層面,單一供應商覆蓋全部設備意味著校準周期可以統一規劃、備件庫存可以集約管理、故障響應無需在多個廠商之間協調。

一個具有代表性的落地案例是:國內某頭部AI服務器廠商在推出新一代液冷AI服務器時,宏展提供了CW2000型高發熱大負載Walk-in步入式快溫變試驗箱方案,承載滿配8卡GPU服務器,連續運行超過300小時完成高溫高濕、低溫、溫度循環等全套測試項目,設備全程無溫度異常、無制冷能力衰減,一次性通過所有測試項目。

六、一套體系,覆蓋全鏈路

從IP核驗證到GPU芯片封裝,從多GPU模組集成到服務器主板制造,再到整機柜交付,AI算力硬件的每級測試都有其獨特的設備需求。廣東宏展科技以TC系列小型/中型快溫變箱與Walk-in步入式箱構成的三級產品矩陣,在容積、溫變速率、負載能力和控溫精度上實現了從芯片到整機柜的連續覆蓋。對于正在進行實驗室建設或設備采購的算力硬件企業而言,選擇一套數據統一、操作統一、售后統一的全鏈路測試體系,其長期價值遠高于單臺設備的價格差異。