服务器的扩展散热器制造技术

本发明专利技术公开一种服务器的扩展散热器，其用于改良利用单一冷却空气源在例如GPU服务器的壳体内排成多排发热电子装置之间的冷却效率和温度均匀性。电子装置排列成多排，但后排的散热器位置移动到前排的散热器上方以占据冷却空气流内的不同位置。在一些实施例中，电子装置的散热器向前扩展，以便位于前排的电子装置的散热器附近，但处于冷却空气的不同流动路径中。在其他实施例中，为后排的电子装置提供热虹吸致冷系统，并且也可以为前排的电子装置提供热虹吸致冷系统。

Extended Radiator for Server

【技术实现步骤摘要】
服务器的扩展散热器
本专利技术涉及一种服务器，特别是涉及一种服务器的扩展散热器。
技术介绍
在服务器的设计中，热量累积是值得关注的，特别是在由冷却风扇提供的初始气流下游的组件中，其中进入的冷却空气在到达下游组件之前被预热。由于图形处理单元(graphicprocessingunit,GPU)和中央处理单元(centralprocessingunit,CPU)所需的功率越来越高，与该些单元的热量输出相关的最近发展变得关键。本专利技术旨在减少上游和下游组件之间的温度差异而不增加冷却风扇上的电力负载。使用扩展散热器设计可降低组件的温度差异。在服务器设计中，应用越来越高的GPU耗能。目前，GPU的最高功率高达300W，但即将增至400W。目前受限于仅靠空气冷却的散热器无法解决GPU之间的温度差异而使设备的温度达到规格要求的临界。在如图1A(现有技术)所示的示意布局的服务器中，是放置八个GPUs模组的一个示例。图1A的透视图绘示于图1B中(现有技术)。GPU散热器有2U至3U的高度空间。前面4个GPUs和后面4个GPUs的放置位置如图1A及图1B所示。从图1A中的风扇12的放置可以看出，沿箭头9方向的初始冷却空气将通过第一排的4个GPUs并将其冷却。但是，由冷却空气吸收了第一排的4个GPUs热量，导致第二排的4个GPUs18～21中的散热较少(散热效果降低)。如图2所示(现有技术)，第一排和第二排GPUs之间将存在温度差异。由于冷却空气的预热，第一排GPUs的温度将比第二排GPUs的温度低6-11℃。因此，在这个设计中，存在这些问题：(a)较差的温度分布导致位于最差位置的GPU在71.8℃下运行；(b)热量(thermal)限制可能致使无法支持GPUs运作；及(c)将最差位置的GPU带入所要求的温度规格时，风扇耗能较高。本专利技术提出了一种降低GPUs之间的温度差异(disparity)而不增加风扇耗能的结构。
技术实现思路
在本专利技术一实施例中，扩展散热器结构致使配置八个GPUs服务器中的GPUs之间有更均匀的冷却。在另一实施例中，提供上及下散热器分为不同的空气冷却通道，以降低GPUs之间的温度差异。在又一实施例中，热虹吸管解决方案被采用，在导管内填充致冷剂，并将导管嵌入扩展散热器中。本专利技术提供了具有以下优点的最佳热设计：(a)无预热冷却空气和均匀的温度分布，前后两排GPUs之间的温差降至3℃；(b)散热器的最佳传热效率；(c)将最坏情况下的温度位置降至65℃；及(d)降低风扇耗能。根据本案一实施例，提供一种扩展散热器(extendedheatsink)，位于发热的多个处理单元的一阵列中，其中该些处理单元放置在包含一前排及至少一后排的至少两排中，且还包含冷却空气的一来源，使该冷却空气从该前排往该至少一后排的一方向流动，该扩展散热器包含：从位于该至少一后排中的一处理单元所扩展的一散热器。根据本案一实施例，提供一种服务器，包含发热的多个处理单元的一阵列，该些处理单元排列在一前排及至少一后排并位于一壳体内，该阵列中的各处理单元包含一散热器及一热虹吸(thermosiphon)致冷电路；在该至少一后排的各处理单元的该致冷电路包含用于储存致冷剂的一第一储存器、接触各该处理单元用于储存致冷剂的一第二储存器、及至少一导管以从该第二储存器输送蒸汽致冷剂到该第一储存器、以及一第二导管以输送该第一储存器中的液体致冷剂至该第二储存器；该前排的各处理单元的该致冷电路包含储存致冷剂的一第三储存器、接触该前排的各处理单元用于储存致冷剂的一第四储存器、及至少一导管以从该第四储存器输送蒸汽致冷剂到该第三储存器、以及一第三导管以输送该第三储存器中的液体致冷剂至该第四储存器。为了对本专利技术的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附的附图详细说明如下：附图说明图1A为现有技术的与散热风扇有关的八个GPUs布局的示意图；图1B为现有技术的图1A的八个GPUs布局的透视图；图2为图1A及图1B的八个GPUs布局中各个GPU的运作温度的示意图；图3为第一实施例的八个GPUs结构的散热器结构的透视图；图4为图3的八个GPUs结构的侧视图；图5为第一排GPUs的致冷系统的第二实施例的侧视图；图6为本专利技术实施例的图3的八个GPU布局中各个GPU的运作温度的示意图。符号说明9、49、50：箭头10、30：服务器11：前排(第一排)12：风扇13～16、18～21：GPU17：后排(第二排)40：主板42、52：扩展散热器43、53：致冷系统44、45、54、55：储存器46、47、56、57：导管48：壳体具体实施方式本专利技术将参考附图而描述如下，其中在所有附图中使用相同的附图标记来表示相似或等同的元件。附图不是按比例绘制的，且仅用于说明本专利技术。本专利技术的几个方面是参照用于说明的示例应用而说明于下。应理解的是，阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本专利技术的全面理解。然而，相关领域的具有通常知识者将容易认识到，本专利技术可以在没有一个或多个具体细节或者采用其他方法的情况下被实现。在其他情况下，已知的结构或操作未详细示出，以避免模糊本专利技术。本专利技术不受限于所示的行为或事件的排序，因为一些行为可能以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并非所有示出的行为或事件都需要实施根据本专利技术的方法。如图1A及图2所示，根据现有技术的八个GPUs的服务器10，在服务器10中，风扇12提供冷却空气流动朝箭头9的方向，流经服务器10中的各个GPUs的相关联散热器的上方。散热器是传统散热器，例如鳍片型(finned)散热器，并且每个散热器与各自的GPUs相关联。GPUs各自具有它们单独关联的散热器，GPUs被配置成两排，分别包含GPUs13、14、15和16的前排或第一排11、以及包含GPUs18、19、20、21的后排或第二排17。每个GPUs相关联的散热器的高度相同于服务器10中的任何其他散热器。因此，散热器全部由相同的冷却气流所影响(impinge)或冷却。冷却空气将影响包含GPUs13、14、15和16的第一排11，并且将这些GPUs冷却至工作温度规格内。然而，在冷却空气到达GPUs18、19、20和21的第二排17之前，冷却空气会由第一排11的GPUs预热。由穿过第一排11的冷却空气携带的额外热量将意味着，在影响第二排17的GPUs时，冷却效率将不会达到峰值或最佳值。从图2中可以看出，即使两排受到相同的冷却空气，且即使所有GPUs都以相同的功率级运行，第一排11与第二排17GPUs之间的温度差异在6℃-11℃之间。冷却空气的低效率不仅因为冷却空气通过GPUs的第一排11时被预热，而且还因为预热不仅升高了冷却空气的温度，而且还导致冷却空气流中的涡流(eddies)，这进一步导致冷却空气无效率的影响GPU的第二排17s。第二排GPUs的温度导致各个GPUs在温度规格之外运行，并进一步降低GPUs服务器10的输出。为了克服现有技术中八个GPUs的服务器中的温度差异，本案创建了八个GPUs的服务器30的结构，如图3所示。由风扇12在箭头9的方向上产生的冷却空气流动仍然通过服务器30中的各个GPUs。然而，本案已经将前排散热器和后排散热器分隔为不同的空气冷却路径。不同冷却路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扩展散热器，位于发热的多个处理单元的阵列中，其中该些处理单元放置在包含前排及至少一后排的至少两排中，且还包含冷却空气的一来源，使该冷却空气从该前排往该至少一后排的一方向流动，该扩展散热器包含：从位于该至少一后排中的处理单元延伸的散热器。

【技术特征摘要】
2018.03.20 US 15/926,0681.一种扩展散热器，位于发热的多个处理单元的阵列中，其中该些处理单元放置在包含前排及至少一后排的至少两排中，且还包含冷却空气的一来源，使该冷却空气从该前排往该至少一后排的一方向流动，该扩展散热器包含：从位于该至少一后排中的处理单元延伸的散热器。2.如权利要求1所述的扩展散热器，其中该前排及该至少一后排包含在服务器的壳体中。3.如权利要求1所述的扩展散热器，其中该扩展散热器还包含致冷(refrigeration)电路；该致冷电路包含：位于该扩展散热器中用于储存致冷剂的一第一储存器；用于储存致冷剂的一第二储存器，接触该至少一后排的至少一GPU；至少一导管(conduit)，用以从该第二储存器输送蒸汽致冷剂(vaporrefrigerant)到该第一储存器；以及第二导管，用以输送该第一储存器中的液体致冷剂(liquidrefrigerant)至该第二储存器。4.如权利要求3所述的扩展散热器，其中输送该第二导管中的液体致冷剂由重力所影响。5.如权利要求1所述的扩展散热器，其中该阵列包含八个处理单元，其中四个处理单元排列于该前排，及其他四个处理单元排列于该至少一后排，且该至少一后排的各处理单元关联于自身的扩展散热器。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝荣，陈逸杰，吴岳璋，许逸达，
申请(专利权)人：广达电脑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71