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Baugruppendesign Zollner Elektronik AG gewinnt PCB Design Award 2024 für Super-Computing-Hardware

Quelle: Zollner 1 min Lesedauer

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Zollner Elektronik AG
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Das prämierte Projekt, eine PCIe Add-On Card für STX Beschleuniger Chiplets, besticht durch seine exzellente High-Speed- und High-Density-Entwicklung und wird in Rechen-zentren für maschinelles Lernen, Klimasimulation und neuronale Netzwerke eingesetzt

Simulation und Layout von PCI-Lanes: Darstellung der Signalführung und Optimierung der Leitungsführung für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung.(Bild: Zollner)
Simulation und Layout von PCI-Lanes: Darstellung der Signalführung und Optimierung der Leitungsführung für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung.
(Bild: Zollner)

Seit mehreren Jahren beschäftigt sich die PCB Design Gruppe bei der Zollner Elektronik AG u.a. mit Designaufgaben im High Speed / High Density Bereich. Nun wurde die Baugruppe vom Fachverband Elektronik Design und Fertigung (FED) bei der diesjährigen Konferenz mit dem PCB Design Award 2024 ausgezeichnet. Dieser wurde zum siebten Mal vom FED gestiftet und würdigt alle zwei Jahre Baugruppendesigner für exzellente Arbeiten.

Im Rahmen eines Projektes des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) entstand eine PCIe Add On Card für STX-Beschleuniger-Chiplets, die in Rechenzentren zur Wetter- und Klimasimulation sowie im Bereich neuronaler Netze und maschinellem Lernen eingesetzt wird. Aufgrund der geplanten Serienproduktion stand bereits beim Demonstrator neben der Funktionalität auch die Marktfähigkeit im Vordergrund, wobei der gesamte Umfang des Research & Development Leistungsportfolios genutzt wurden

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Neben der Hardware wurde auch die Software für die Steuerung, Diagnose und das Power-Management erstellt. Herausforderungen waren die hohen Schaltgeschwindigkeiten von PCIe 5.0 (32GT/s) und die stabile Energieversorgung mit einem Point-of-Load Konzept, das 21 teil-weise getrennte Stromversorgungen umfasst. Die Baugruppe erzeugt eine maximale Verlustleistung von 225W, die luftgekühlt abgeführt wird. Durch energiesparende Massnahmen und Halbierung der Bauhöhe konnte die doppelte Anzahl an Baugruppen in einem 19" Einschub untergebracht und somit die doppelte Rechenleistung pro Serverrack bei weniger Anschlussleistung erzielt werden.

Gemeinsam mit den Projektpartnern entstand eine Anforderungsspezifikation, die Systemarchitektur sowie die HW- und SW-Anforderungen unter Berücksichtigung aller relevanter Normen. Die Schaltungsteile wurden mithilfe von Simulationen dimensioniert, der Schaltplan abgeleitet, und der Layer Stackup in Zusammenarbeit mit den Leiterplattenherstellern definiert. Parallel zur Bauteilplatzierung wurden Thermosimulationen und die Kühlkörperauslegung begonnen.

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