CN111198601A - 正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构及高密度服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构及高密度服务器，其中组装结构包括散热组件和至少一对正反对扣堆叠连接的上层主板以及下层主板，上层主板的底面、下层主板的顶面上均带有微处理器和内存条，上层主板、下层主板的微处理器之间相对布置，散热组件包括设于上层主板、下层主板的微处理器之间的散热器。本发明将两块完全一致的服务器主板正反对扣堆叠组装在一起，上层主板、下层主板的微处理器之间的共用散热器，使得组装后整体空间仍占用原本一块服务器主板所占用的单位空间，能够有效解决在服务器组装结构设计传统思维下存在的空间闲置，在相同空间使得硬件资源翻倍、进一步提升服务器性能，同时保证有效可靠的散热需求。

Description

正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构及高密度服务器
技术领域
本发明涉及高密度服务器的硬件结构设计领域，具体涉及一种正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构及高密度服务器。
背景技术
当前，硬件结构设计的标准规范里，常用的服务器主板标准板型主要有ITX（170mm*170mm）、MATX（244mm*244mm）、ATX（305mm*244mm）、EATX（305mm*330mm）、EE-ATX（347mm*330mm）等几种规格，而硬件结构设计高度方向在标准中以U为单位，1U=44.45mm。传统设计中，以nU为单位高度的服务器总体结构中，每单位高度的空间内一般可装配的服务器主板仅有一层，硬件配置横向展开，无纵向扩展。由于处理器、内存条及各种分立元器件的高度差异很大，而每层主板所占用的高度必须以元器件高度的最大值来评估，因此在元器件高度较小的位置，必然存在纵向的空间闲置，单层服务器结构设计导致纵向空间中部分位置存在较大的闲置，硬件集成密度不高，空间利用率低，单位空间内的硬件系统配置受到布局限制，服务器系统整体性能的提升必须依靠更大的空间来堆叠才能实现。而且，使得单位高度空间内的部分位置纵向空置，不仅硬件集成密度低，且空置部分极易造成风冷流体的流失，服务器主板的硬件核心部分得不到很好的散热。
现阶段对于上述问题常采用的解决方式为设计增大风冷风量或增加导风罩，导流引风到硬件核心部分，以满足服务器主板整体的散热需求。如此，虽然散热问题可以解决，但服务器系统整体在空间上的利用率不高，仍存在空间闲置。
发明内容
本发明要解决的技术问题：为进一步提高服务器硬件资源密度，提升单位体积计算能力，本发明提出了一种正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构及高密度服务器，本发明将两块完全一致的服务器主板正反对扣堆叠组装在一起，上层主板、下层主板的微处理器之间的共用散热器，使得组装后整体空间仍占用原本一块服务器主板所占用的单位空间，能够有效解决在服务器组装结构设计传统思维下存在的空间闲置，在相同空间使得硬件资源翻倍、进一步提升服务器性能，同时保证有效可靠的散热需求。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，包括散热组件和至少一对正反对扣堆叠连接的上层主板以及下层主板，所述上层主板的底面、下层主板的顶面上均带有微处理器和内存条，所述上层主板、下层主板的微处理器之间相对布置，所述散热组件包括设于上层主板、下层主板的微处理器之间的散热器。
可选地，所述散热器为相变液冷散热器。
可选地，所述相变液冷散热器具有四根连接件，且所述连接件分别贯穿上层主板和下层主板且端部通过螺母或者支架相连。
可选地，所述上层主板、下层主板的微处理器均为多个，且各组微处理器的相变液冷散热器之间形成制冷介质串联或并联的回路。
可选地，所述上层主板、下层主板上的每一个微处理器均配备有均匀布置的多条内存条，且上层主板的多条内存条、下层主板的多条内存条之间交错布置。
可选地，所述散热组件还包括至少一个风冷却器，所述风冷却器的出风口从上层主板、下层主板的一侧朝向上层主板、下层主板的中部布置。
可选地，所述风冷却器的出风口沿着所述多条内存条的长度方向布置。
可选地，所述上层主板、下层主板之间还设有多个连接螺母柱，所述连接螺母柱分别通过螺栓或者螺钉与上层主板、下层主板相连。
可选地，还包括托盘组件，所述散热组件、上层主板、下层主板安装固定在托盘组件上，所述托盘组件上设有用于提供和外部连接接口的互联主板，所述上层主板、下层主板均连接有独立的板间连接件，所述上层主板、下层主板分别通过对应的板间连接件与互联主板相连；所述上层主板、下层主板之间还设有高压直流电连接器，且所述上层主板、下层主板之间的高压直流电连接器之间插接连接形成高压直流母线，所述上层主板、下层主板上均带有独立的DC-DC转换模块以用于将高压直流母线输入的高压直流电压转换为上层主板和下层主板上安装元器件所需的低压直流电压。
本发明提供一种高密度服务器，包括机箱和设于机箱中的主板组件，所述主板组件为前述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明包括散热组件和至少一对正反对扣堆叠连接的上层主板以及下层主板，上层主板的底面、下层主板的顶面上均带有微处理器和内存条，散热组件包括设于上层主板、下层主板的微处理器之间的散热器。本发明将两块完全一致的服务器主板正反对扣堆叠组装在一起，上层主板、下层主板的微处理器之间的共用散热器，使得组装后整体空间仍占用原本一块服务器主板所占用的单位空间，能够有效解决在服务器组装结构设计传统思维下存在的空间闲置，在相同空间使得硬件资源翻倍、进一步提升服务器性能，同时保证有效可靠的散热需求。
附图说明
图1为本发明实施例组装结构的立体结构示意图。
图2为本发明实施例组装结构的侧视结构图。
图3为图2中区域a的局放大结构示意图。
图4为图2中区域b的局放大结构示意图。
图例说明：1、上层主板；2、下层主板；3、微处理器；4、内存条；5、散热器；6、连接螺母柱；7、托盘组件；8、互联主板；81、板间连接件；9、高压直流电连接器。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例提供一种正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，包括散热组件和至少一对正反对扣堆叠连接的上层主板1以及下层主板2，上层主板1的底面、下层主板2的顶面上均带有微处理器3和内存条4，上层主板1、下层主板2的微处理器3之间相对布置，散热组件包括设于上层主板1、下层主板2的微处理器3之间的散热器5。本发明将两块完全一致的服务器主板正反对扣堆叠组装在一起，上层主板1、下层主板2的微处理器之间的共用散热器5，使得组装后整体空间仍占用原本一块服务器主板所占用的单位空间，能够有效解决在服务器组装结构设计传统思维下存在的空间闲置，在相同空间使得硬件资源翻倍、进一步提升服务器性能，同时保证有效可靠的散热需求。
本实施例中，散热器5为相变液冷散热器，采用相变介质进行液冷散热，具有散热性能好的优点，能够在较小的体积满足上层主板1、下层主板2的微处理器3的散热需求。
本实施例中，相变液冷散热器具有四根连接件（可采用螺杆或者螺母柱），且连接件分别贯穿上层主板1和下层主板2且端部通过螺母或者支架相连，通过上述结构可以使得相变液冷散热器和上层主板1、下层主板2之间安装更加牢固稳定。
本实施例中，上层主板1、下层主板2的微处理器3均为多个，且各组微处理器3的相变液冷散热器之间形成制冷介质串联或并联的回路，可使得相变液冷散热器安装更方便。
本实施例中，上层主板1、下层主板2上的每一个微处理器3均配备有均匀布置的多条内存条4，且上层主板1的多条内存条4、下层主板2的多条内存条4之间交错布置，通过多条内存条4之间交错布置，一方面可以防止上层主板1、下层主板2上的内存条4互相干涉，另一方面还可以利用内存条4形成规律的气道结构，有利于上层主板1、下层主板2的表面上包含内存条4在内的各种元器件的散热。
本实施例中，散热组件还包括至少一个风冷却器，风冷却器的出风口从上层主板1、下层主板2的一侧朝向上层主板1、下层主板2的中部布置，可实现利用内存条4形成规律的气道结构进行风冷，有利于上层主板1、下层主板2的表面上包含内存条4在内的各种元器件的快速散热。
本实施例中，风冷却器的出风口沿着多条内存条4的长度方向布置，使得风冷流速更高，风冷性能更好。
本实施例中，上层主板1、下层主板2之间还设有多个连接螺母柱6，连接螺母柱6分别通过螺栓或者螺钉与上层主板1、下层主板2相连，连接螺母柱6是上层主板1、下层主板2之间的结构桥梁，使得上层主板1、下层主板2之间安装更加牢固稳定。
参见图1，本实施例还包括托盘组件7，散热组件、上层主板1、下层主板2安装固定在托盘组件7上从而形成一体式刀片结构，便于安装和拆卸，本实施例中形成一体式刀片结构整体长为781.2mm、宽为447mm，高度为1U（44.45mm）。
参见图1，托盘组件7上设有用于提供和外部连接接口的互联主板8，上层主板1、下层主板2均连接有独立的板间连接件81，上层主板1、下层主板2分别通过对应的板间连接件81与互联主板8相连；本实施例中，上层主板1、下层主板2均为提供计算功能的计算主板。托盘组件7用于安装固定各电路板，是电路板安装固定及交互连接的稳定平台。参见图1可知，托盘组件7上设有锁紧手柄，此外托盘组件7的内侧和机柜之间还设有导向柱，以便于托盘组件7的安装时的稳定和锁紧状态的电接触牢固可靠。互联主板8用于为上层主板1、下层主板2提供高速信号连接。板间连接件81用于连接加强计算主板与互联主板8之间的结构强度，上层主板1、下层主板2分别通过对应的板间连接件81与互联主板8相连，通过板间连接件81可以将上层主板1、下层主板2的连接接口汇集到互联主板8上，便于托盘组件7的拔插结构，从而可以实现模块化的连接结构，便于部分模块损坏后进行更换和维护。
本实施例中，上层主板1、下层主板2之间还设有高压直流电连接器9，且上层主板1、下层主板2之间的高压直流电连接器9之间插接连接形成高压直流母线，上层主板1、下层主板2上均带有独立的DC-DC转换模块以用于将高压直流母线输入的高压直流电压转换为上层主板1和下层主板2上安装元器件所需的低压直流电压，从而可提高对计算主板的供电能力，确保各计算主板的电能供给。
综上所述，本实施例的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构大大提高了服务器硬件系统在纵向的空间利用率，可增加单位高度内的结点数量及硬件配置，提高服务器性能。同时，本发明降低了主板上结点之间的传输距离，能有效提高信号的传输速度及质量。由于本发明的硬件集成密度非常高，整体功耗大，普通的风冷散热可能无法满足需求，故本发明的硬件系统采用混合冷却方式。即采用相变液冷散热器完成大功率芯片的直接冷却，采用侧吹风冷辅助散热。液冷管道通过快换接头与刀片插件进行连接，放置于刀片的一侧。此外，由于上下两层主板需要完成正反对扣的组装过程，且整体布局非常紧凑，因此整个刀片的工艺精度要求非常高。本服务器刀片还支持模块化快速盲插技术，优化设计了托盘组件上的减力把手，减力把手采用无螺钉自锁定结构，保证快速更换及可维性要求。经过调测试及实验证明，本发明的双层主板服务器组装结构完全满足功能性和可靠性要求。对比传统设计中的单层主板结构，本发明可做到在相同的空间内节点翻倍这一质的提高，同时也能保证良好的系统散热。与现有技术相比，本发明相当于在同样的空间内完成了双倍的硬件布局，硬件集成密度大大提高，单位空间内的服务器性能几乎翻倍。
此外，本实施例还提供一种高密度服务器，包括机箱和设于机箱中的主板组件，主板组件为前述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，包括散热组件和至少一对正反对扣堆叠连接的上层主板（1）以及下层主板（2），所述上层主板（1）的底面、下层主板（2）的顶面上均带有微处理器（3）和内存条（4），所述上层主板（1）、下层主板（2）的微处理器（3）之间相对布置，所述散热组件包括设于上层主板（1）、下层主板（2）的微处理器（3）之间的散热器（5）。
2.根据权利要求1所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，所述散热器（5）为相变液冷散热器。
3.根据权利要求2所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，所述相变液冷散热器具有四根连接件，且所述连接件分别贯穿上层主板（1）和下层主板（2）且端部通过螺母或者支架相连。
4.根据权利要求1所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，所述上层主板（1）、下层主板（2）的微处理器（3）均为多个，且各组微处理器（3）的相变液冷散热器之间形成制冷介质串联或并联的回路。
5.根据权利要求1所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，所述上层主板（1）、下层主板（2）上的每一个微处理器（3）均配备有均匀布置的多条内存条（4），且上层主板（1）的多条内存条（4）、下层主板（2）的多条内存条（4）之间交错布置。
6.根据权利要求5所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，所述散热组件还包括至少一个风冷却器，所述风冷却器的出风口从上层主板（1）、下层主板（2）的一侧朝向上层主板（1）、下层主板（2）的中部布置。
7.根据权利要求6所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，所述风冷却器的出风口沿着所述多条内存条（4）的长度方向布置。
8.根据权利要求1所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，所述上层主板（1）、下层主板（2）之间还设有多个连接螺母柱（6），所述连接螺母柱（6）分别通过螺栓或者螺钉与上层主板（1）、下层主板（2）相连。
9.根据权利要求6所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构，其特征在于，还包括托盘组件（7），所述散热组件、上层主板（1）、下层主板（2）安装固定在托盘组件（7）上，所述托盘组件（7）上设有用于提供和外部连接接口的互联主板（8），所述上层主板（1）、下层主板（2）均连接有独立的板间连接件（81），所述上层主板（1）、下层主板（2）分别通过对应的板间连接件（81）与互联主板（8）相连；所述上层主板（1）、下层主板（2）之间还设有高压直流电连接器（9），且所述上层主板（1）、下层主板（2）之间的高压直流电连接器（9）之间插接连接形成高压直流母线，所述上层主板（1）、下层主板（2）上均带有独立的DC-DC转换模块以用于将高压直流母线输入的高压直流电压转换为上层主板（1）和下层主板（2）上安装元器件所需的低压直流电压。
10.一种高密度服务器，包括机箱和设于机箱中的主板组件，其特征在于，所述主板组件为权利要求1～9中任意一项所述的正反对扣堆叠式高密度服务器组装结构。
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