基于卡的计算设备中改进的气流制造技术

本公开涉及基于卡的计算设备中改进的气流。根据各种实施例，处理子系统包括：安装在平行于第一平面定向的第一印刷电路板上的处理器；热耦合到所述处理器的散热器；第二印刷电路板，所述第二印刷电路板通信地耦合到所述第一印刷电路板并平行于第二平面定向，其中所述第二平面不平行于所述第一平面；以及至少一个冷却风扇，所述冷却风扇被定位成在平行于所述第一平面的方向上引导冷却流体通过所述散热器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
基于卡的计算设备中改进的气流
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2022年3月1日提交的标题为“基于卡的计算设备中的气流(AIRFLOW IN ACARD
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BASED COMPUTING DEVICE)”的美国临时专利申请的优先权，其序列号为63/315,453。本相关申请的主题通过引用结合于本文中。


[0003]各种实施例总体上涉及计算机系统和热解决方案技术，并且更具体地，涉及基于卡的计算设备中的改进的气流。

技术介绍

[0004]在现代计算设备中，中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和其他集成电路(IC)在运行期间产生大量热量。为了使集成电路和计算设备作为一个整体有效地操作，需要从计算设备移除该热量。例如，单个高功率芯片，诸如CPU或GPU，在运行期间可以产生数百瓦的热量，并且，如果这些热量没有从计算设备中移除，芯片的温度可能会增加到芯片可能会永久损坏的程度。为了防止操作期间的热损坏，除了实现传统的冷却系统之外，当处理器的操作温度超过某个阈值时，许多计算设备实现时钟速度节流。因此，在这些计算设备中，高功率芯片的处理速度受到如何有效地从芯片移除热量的限制。
[0005]对于许多基于卡的处理子系统，诸如具有高功率芯片或GPU的图形卡，由芯片产生的热量的有效移除会受到基于卡的处理子系统的尺寸限制的阻碍。在这方面，图形卡和其他基于卡的处理子系统通过位于计算设备主板上的外围组件快速互连(PCIe)插槽之一安装在计算设备内。为了防止已安装的图形卡阻塞位于主板上的大部分或所有剩余PCIe插槽，图形卡的厚度通常限制为计算机机箱的一个、两个、三个或偶尔多达五个机箱扩展槽的宽度。也就是说，图形卡的所有组件，包括安装有GPU的印刷电路板、GPU散热器和任何冷却风扇，都布置在厚度限制在20毫米、40毫米、60毫米或有时高达100毫米的组件内。为了适应这种受限空间，典型图形卡的冷却风扇面向印刷电路板定向，使得在操作中冷却空气直接流到印刷电路板的表面上。结果，冷却空气的路径在离开图形卡之前被印刷电路板偏转90度，这产生了显著的背压、减少的气流以及伴随的从图形卡和计算设备移除热量的有效程度的降低。
[0006]如前面所示，本领域需要的是从基于卡的处理子系统移除热量的更有效的方法。

技术实现思路

[0007]根据各种实施例，一种处理子系统包括：安装在平行于第一平面定向的第一印刷电路板上的处理器；散热器，其热耦合到所述处理器；第二印刷电路板，其通信地耦合到所述第一印刷电路板并平行于第二平面定向，其中所述第二平面不平行于所述第一平面；以及至少一个冷却风扇，其被定位成在平行于所述第一平面的方向上引导冷却流体通过所述散热器。
[0008]相对于现有技术，所公开的设计的至少一个技术优点是，所公开的设计使得冷却空气能够被引导穿过散热器，所述散热器用于以比传统的基于卡的处理子系统中产生的背压更小的背压从基于卡的处理子系统的集成电路中移除热量。因此，可以实现通过散热器的更大气流，这使得能够从集成电路传递更多的热并通过集成电路实现更高的计算性能。这些技术优势提供了超过现有技术方法的一个或更多个技术进步。
附图说明
[0009]为了更详细地理解上述各种实施例的相关特征，可以通过参考各种实施例(其中一些已在附图中说明)对上述简要概括的本专利技术概念进行更具体的描述。但是，需要注意的是，所附的附图只说明专利技术概念的典型实施例，因此并不是以任何方式限制范围，还存在其他同样有效的实施例。
[0010]图1是配置成实现各种实施例的一个或更多个方面的计算机系统的概念性图示；
[0011]图2是根据实施例的图1的计算机系统的更详细的图示；
[0012]图3A
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3C是根据各种实施例的图2的基于卡的处理子系统的更详细的图示；以及
[0013]图4是在实施各种实施例时可实现的冷却气流的示例性改进的示意图。
[0014]为清楚起见，在适用的情况下，使用相同的附图标记来表示附图之间共有的相同元件。可以设想，一个实施例的特征可以结合到其他实施例中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
[0015]在以下描述中，阐述了许多具体细节以便提供对不同实施例的更彻底的理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一个或更多个的情况下实践本专利技术构思。
[0016]系统概述
[0017]图1是配置成实现各种实施例的一个或更多个方面的计算机系统100的概念性图示。如图所示，系统100包括中央处理单元(CPU)102和系统存储器104，它们经由总线路径通信，总线路径可以包括存储器桥105。CPU 102包括一个或更多个处理核，并且在操作中，CPU 102是系统100的主处理器，控制和协调其他系统组件的操作。系统存储器104存储供CPU102使用的软件应用程序和数据。CPU 102运行软件应用程序和可选的操作系统。可以是例如北桥芯片(Northbridge chip)的存储器桥105经由总线或其他通信路径(例如超传输链路(HyperTransport link))连接到I/O(输入/输出)桥107。I/O桥107可以是例如南桥芯片(Southbridge chip)，接收来自一个或更多个用户输入设备108(例如，键盘、鼠标、操纵杆、数字化平板电脑、触摸板、触摸屏、静态或视频摄像机、运动传感器和/或麦克风)的用户输入，并经由存储器桥105将输入转发到CPU 102。
[0018]显示处理器112经由总线或其它通信路径(例如，PCI Express、加速图形端口(Accelerated Graphics Port)或超传输链路)耦合到存储器桥105；在一个实施例中，显示处理器112是包括至少一个图形处理单元(GPU)和图形存储器的图形子系统。图形存储器包括用于存储输出图像的每个像素的像素数据的显示存储器(例如，帧缓冲器)。图形存储器可以集成在与GPU相同的设备中，作为单独的设备与GPU连接，和/或实现在系统存储器104内。
[0019]显示处理器112周期性地将像素传送到显示设备110(例如，屏幕或传统的CRT、等离子、OLED、SED或基于LCD的监视器或电视)。另外，显示处理器112可以将像素输出到适于在摄影胶片上再现计算机生成的图像的胶片记录器。显示处理器112可以向显示设备110提供模拟或数字信号。在各种实施例中，图形用户界面通过显示设备110显示给一个或更多个用户，并且一个或更多个用户可以将数据输入到图形用户界面中并从图形用户界面接收视觉输出。
[0020]系统盘114也连接到I/O桥107并且可以被配置为存储内容和应用以及数据以供CPU 102和显示处理器112使用。系统盘114为应用和数据提供非易失性存储，并且可以包括固定或可移动硬盘驱动器、闪存设备以及CD
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ROM、DVD
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ROM、蓝光(Blu
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ray)、HD
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理子系统，包括：处理器，其安装在平行于第一平面定向的第一印刷电路板上；散热器，其热耦合到所述处理器；第二印刷电路板，其通信地耦合到所述第一印刷电路板并平行于第二平面定向，其中所述第二平面不平行于所述第一平面；以及至少一个冷却风扇，其被定位成在平行于所述第一平面的方向上引导冷却流体通过所述散热器。2.根据权利要求1所述的处理子系统，其中所述第一平面与所述第二平面正交。3.根据权利要求1所述的处理子系统，其中所述第一印刷电路板经由柔性印刷电路板耦合到所述第二印刷电路板。4.根据权利要求1所述的处理子系统，其中所述第一印刷电路板和所述第二印刷电路板被配置为刚柔结合印刷电路板组件。5.根据权利要求1所述的处理子系统，还包括框架，所述PCB、所述冷却风扇和所述散热器设置在所述框架内。6.根据权利要求5所述的处理子系统，还包括至少一个连接端口，其设置在所述框架的壁上。7.根据权利要求1所述的处理子系统，其中所述散热器包括平行于所述第一平面定向的多个散热片。8.根据权利要求1所述的处理子系统，其中所述第二印刷电路板将所述处理子系统耦合到卡边缘连接器。9.根据权利要求8所述的处理子系统，其中所述第二印刷电路板包括形成在所述第二印刷电路板的与所述第一印刷电路板相对的边缘上的多个边缘连接器。10.根据权利要求1所述的处理子系统，其中所述散热器包括蒸汽室和至少一个热管。11.根据权利要求1所述的处理子系统，其中所述至少一个冷却风扇的直径大于所述处理子系统的厚度。12.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙翔，A，
申请(专利权)人：辉达公司，
类型：发明
国别省市：