CN215601717U - 一种算力板和数据处理设备 - Google Patents

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周招娣
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张书浩
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Abstract

本实用新型涉及器件散热技术领域，具体公开一种算力板和数据处理设备。所述算力板包括电路板、液冷板和多组发热器件组；电路板具有第一表面和与第一表面相背对的第二表面；液冷板内设有液流通道，液流通道具有进液口和出液口；液冷板叠设在第一表面上；多组发热器件组沿液流通道的延伸方向间隔布设在第二表面上，且多个发热器件组与液流通道的位置相对应；在靠近进液口处，相邻两个发热器件组之间的液流路径小于靠近出液口处相邻两个发热器件组之间的液流路径。本实用新型提供的算力板和数据处理设备具有良好的匀温冷却散热性能，从而保证算力板中发热器件组的性能以及数据处理设备的运算性能和使用寿命。

Description

一种算力板和数据处理设备
技术领域
本实用新型涉及器件散热技术领域，尤其涉及一种算力板和数据处理设备。
背景技术
现有的芯片冷却散热器是将芯片贴设在液冷板上，在液冷板的内部设有液流通道，通过水流将芯片的热量带走，以达到对芯片进行散热的效果。
水流从液流通道的进液口流入，若干芯片沿液流通道的延伸方向等距离的布设在液冷板上，并与液流通道的位置相对应，水流在液流通道中途经所有芯片所在的位置，最后从出液口流出。但是现有的芯片冷却散热器至少存在以下缺陷：
(1)、由于水流在进液口处的温度比较低，在液流通道中流动后温度越来越高，到达最后一块芯片所在的位置时温度达到最高。
(2)、进液口处的第一块芯片和出液口处的最后一块芯片温度相差比较大，导致芯片的均温性比较差，影响芯片的性能。
(3)、出液口处的最后一块芯片的温度可能会超过芯片结温，导致芯片损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种算力板和数据处理设备，其旨在解决现有技术中的芯片冷却散热器存在芯片均温性差而影响芯片性能的问题。
为达到上述目的，本实用新型提供的方案是：
一种算力板，包括电路板、液冷板和多组发热器件组；
所述电路板具有第一表面和与所述第一表面相背对的第二表面；
所述液冷板内设有液流通道，所述液流通道具有进液口和出液口；所述液冷板叠设在所述第一表面上；
多组所述发热器件组沿所述液流通道的延伸方向间隔布设在所述第二表面上，且多个所述发热器件组与所述液流通道的位置相对应；在靠近所述进液口处，相邻两个所述发热器件组之间的液流路径小于靠近所述出液口处相邻两个所述发热器件组之间的液流路径。
在一些可能的实施方式中，所述液流通道的流路中心在所述第一表面上的正投影与所述发热器件组的中心在所述第一表面上的正投影重合。
在一些可能的实施方式中，沿所述液流通道的延伸方向，多个所述发热器件组之间的液流路径逐渐增大。
在一些可能的实施方式中，每组所述发热器件组中包括一块芯片；
或者，每组所述发热器件组中包括至少两块芯片，同一所述发热器件组中相邻的两块所述芯片之间的液流路径恒定不变；
或者，每组所述发热器件组中包括至少两块芯片，沿着所述液流通道的延伸方向，同一所述发热器件组中相邻的两块所述芯片之间的液流路径逐渐增大；
或者，沿着所述液流通道的延伸方向，所述发热器件组中的芯片数量逐渐增多，且同一所述发热器件组中两两相邻的三块所述芯片之间的液流路径逐渐增大；
或者，沿着所述液流通道的延伸方向，所述发热器件组中的芯片数量逐渐增多，且在靠近所述进液口处，同一所述发热器件组中两两相邻的三块所述芯片之间的液流路径逐渐增大，在靠近所述出液口处，同一所述发热器件组中两两相邻的三块所述芯片之间的液流路径恒定不变。
在一些可能的实施方式中，沿所述液流通道的延伸方向，相邻所述发热器件组之间的液流路径呈等差数列或者呈等比数列逐渐增大。
在一些可能的实施方式中，自所述进液口起，沿所述液流通道的延伸方向，在长度为L的所述液流通道中所述发热器组件之间的液流路径逐渐增大；
其中，L＝K×D×c×v；
K表示1～10任意数值；
D表示液流通道的直径；
c表示冷却液的比热容；
υ表示冷却液的流速。
在一些可能的实施方式中，自所述进液口起，沿所述液流通道的延伸方向，在1/3～1/2长度的所述液流通道中，所述发热器组件之间的液流路径逐渐增大。
在一些可能的实施方式中，所述液冷板包括导热板和穿设于所述导热板内的所述液流通道，所述导热板具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述第一端部至所述第二端部的方向与所述第一表面至所述第二表面的方向相互垂直；所述液流通道包括多条直管道和数量比所述直管道的数量少一条的连接管道；每条所述直管道均沿所述第一端部至所述第二端部的直线方向布设于所述导热板上，相邻两条所述直管道之间具有间距，且相邻的两条所述管道之间通过一条所述连接管道连接。
在一些可能的实施方式中，所述进液口和所述出液口都设置在所述第一端部或者所述第二端部；
或者，所述进液口和所述出液口中的一者设置在所述第一端部、另一者设置在所述第二端部。
在一些可能的实施方式中，所述导热板还具有第三端部和与所述第三端部相对设置的第四端部，所述第三端部和所述第四端部分别连接于所述第一端部和所述第二端部之间，所述进液口靠近所述第三端部设置，所述出液口靠近所述第四端部设置，从所述第三端部至所述第四端部，相邻两条所述直管道之间的间距相同；
或者，从所述第三端部至所述第四端部，相邻两条所述直管道之间的间距逐渐增大。
在一些可能的实施方式中，沿所述液流通道的延伸方向，在靠近所述第三端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的液流路径逐渐增大；在靠近所述第四端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的液流路径相同；
或者，沿所述液流通道的延伸方向，在靠近所述第三端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的间距逐渐增大，在靠近所述第四端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的液流路径呈无序状态。
以及，一种数据处理设备，包括上述任一项所述的算力板。
本实用新型的有益效果如下：
与现有技术相比，本实用新型提供的算力板和数据处理设备，通过将多组发热器件组自进液口沿液流通道至出液口的延伸路径上相互间距布设在液冷板上，并且在该延伸路径上使相邻两组发热器件组之间的路径距离逐渐增大，即发热器件在液流通道的延伸路径上密度逐渐变小，从而当冷却液从进液口处进入液流通道，并从出液口流出的过程中，在液流通道的延伸方向上发热器件组将热量传递给冷却液，使得冷却液的温度逐渐升高，由于在发热器件组的密度高的部位，冷却液的温度低，而在发热器件组密度低的部位冷却液的温度高，从而能够对发热器件组匀温冷却散热，使得各个发热器件组的温度更加趋于均衡，提高发热器件组的均温散热性，以保证算力板中发热器件组的性能以及数据处理设备的运算性能和使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的算力板的立体结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的算力板的分解结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的算力板的俯视示意图；
图4是本实用新型实施例提供的液冷板的剖视示意图。
附图标号说明：
10、算力板；
11、电路板；111、第一表面；112、第二表面；
12、液冷板；1201、进液口；1202、出液口；121、导热板；1211、第一端部；1212、第二端部；1213、第三端部；1214、第四端部；122、液流通道；1220、流路中心；1221、直管道；1222、连接管道；
13、发热器件组。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者也可以是通过居中元件间接连接另一个元件。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型实施例提供的算力板10及其零部件的结构示意图如图1至4所示。
请参阅图1、图2、图3以及图4，本实施例的算力板10包括电路板11、液冷板12和多组发热器件组13。其中，电路板11具有第一表面111和第二表面112，并且第一表面111和第二表面112相背对设置；液冷板12叠设在第一表面111上，液冷板12内设有液流通道122，液流通道122具有进液口1201和出液口1202，冷却液可以经由进液口1201流入液流通道122中，并经由出液口1202流出，冷却液在液流通道122中流动时，可以对算力板10进行冷却；多组发热器件组13沿液流通道122的延伸方向间隔布设在第二表面112上，且多组发热器件组13与液流通道122的位置相对应；在靠近进液口1201处，相邻两组发热器件组13之间的液流路径小于靠近出液口1202处相邻两组发热器件组13之间的液流路径。
具体地，沿液流通道122的延伸方向从进液口1201至出液口1202，将多组发热器件组13定义为第一发热器件组13、第二发热器件组13、第三发热器件组13、……、第n-3发热器件组13、第n-2发热器件组13、第n-1发热器件组13、第n发热器件组13，其中，n为不小于3的正整数，则，第一发热器件组13和第二发热器件组13之间的液流路径长度为L1、第二发热器件组13和第三发热器件组13之间的液流路径长度为L2、第三发热器件组13和第四发热器件组13之间的液流路径长度为L3、……、第n-3发热器件组13和第n-2发热器件组13之间的液流路径长度为Ln-3、第n-2发热器件组13和第n-1发热器件组13之间的液流路径长度为Ln-2、第n-1发热器件组13和第n发热器件组13之间的液流路径长度为Ln-1，那么有L1、L2及L3小于Ln-3、Ln-2及Ln-1。本实施例的算力板10设计成这样的结构，可以有效地对算力板10进行均温冷却散热。具体地，在靠近进液口1201处，冷却液的温度比较低，冷却液与发热器件组13之间的温差较大，可以对排布密度较高的多组发热器件组13进行有效的换热，从而对发热器件组13起到散热的作用；而在靠近出液口1202处，由于冷却液对靠近进液口1201上的多组发热器件组13进行了热交换，使得冷却液的温度升高，这时候流至出液口1202的冷却液与靠近出液口1202的发热器件组13之间的温差较小，冷却液与发热器件组13的热交换效果会下降，为了使得靠近进液口1201的发热器件组13和流至出液口1202的冷却液之间具有较好的热交换效果，同时降低靠近进液口1201处的多组发热器件组13和靠近出液口1202的多组发热器件组13之间温差，因此沿着液流通道122的延伸方向，靠近出液口1202的发热器件组13之间的液流路径比较大，亦即在冷却液温度较低的部位，发热器件组13的排布密度较高，而在冷却液温度较高的部位，发热器件组13的排布密度较低，从而使得算力板10上各个部位的发热器件组13的冷却散热速率趋于相同，各组发热器件组13的温度更加均衡，都具有较好的均温散热效果，最终使得整个算力板10可以得到有效的散热，从而可以有效保障算力板10的性能，提高发热器件的工作寿命以及算力板10的工作寿命。
请参阅图2、图3和图4，在一些实施方式中，为了达到更好的热交换和散热效果，液流通道122的流路中心1220在第一表面111上的正投影与发热器件组13的中心在第一表面111上的正投影重合，从而可以确保每组发热器件组13与冷却液之间具有最短的热交换距离。进一步地，每组发热器件组13之每个发热器件的中心，在第一表面111上的正投影和液流通道122的流路中心1220在第一表面111上的正投影重合，从而可以有效地缩短个发热器件与流经液流通道122内的冷却液的热交换距离，从而提高所有发热器件的整体匀温冷却效果，以提高整体散热效果。
请参阅图3和图4，在一些实施方式中，沿液流通道122的延伸方向，多组发热器件组13之间的液流路径逐渐增大，即：L1＜L2＜L3＜……＜Ln-3＜Ln-2＜Ln-1。
请参阅图2、图3和图4，在一些实施方式中，每组发热器件组13中包括一块芯片。而在一些实施方式中，每组发热器件组13中包括至少两块芯片，并且同一发热器件组13中相邻的两块芯片之间的液流路径恒定不变。在另一些实施方式中，每组发热器件组13中包括至少两块芯片，沿着液流通道122的延伸方向，同一发热器件组13中相邻的两块芯片之间的液流路径逐渐增大。在另一些可以替代的实施方式中，沿着液流通道122的延伸方向，发热器件组13中的芯片数量逐渐增多，且同一发热器件组13中两两相邻的三块芯片之间的液流路径逐渐增大。又或者另一些可能的实施方式中，沿着液流通道122的延伸方向，发热器件组13中的芯片数量逐渐增多，且在靠近进液口1201处，同一发热器件组13中两两相邻的三块芯片之间的液流路径逐渐增大，在靠近出液口1202处，同一发热器件组13中两两相邻的三块芯片之间的液流路径恒定不变。
请参阅图2、图3和图4，在一些实施方式中，沿液流通道122的延伸方向，相邻两组发热器件组13之间的液流路径呈等差数列或者呈等比数列逐渐增大。在一些实施方式中，发热器件组13可以只包括芯片。在另一些实施方式中，发热器件组13还包括其他工作过程中会产热的电子元器件，如，场效应管、三极管等。在一些实施方式中，自进液口1201起，沿液流通道122的延伸方向，在长度为L的液流通道122中发热器组件13之间的液流路径逐渐增大；
其中，L＝K×D×c×v；
K表示1～10任意数值；
D表示液流通道的直径；
c表示冷却液的比热容；
υ表示冷却液的流速。
在一些实施方式中，自进液口1201起，沿液流通道122的延伸方向，在1/3～1/2长度的液流通道122中，发热器组件13之间的液流路径逐渐增大。
请参阅图2、图3和图4，在一些实施方式中，液冷板12包括导热板121和液流通道122。其中，导热板121具有第一端部1211和第二端部1212，第一端部1211和第二端部1212相对设置，且第一端部1211至第二端部1212的方向与第一表面111至第二表面112的方向相互垂直；液流通道122穿设在导热板121内部，并且液流通道122具有设置在导热板121上的进液口1201和出液口1202。
请参阅图2和图4，在一些实施方式中，液流通道122包括多条直管道1221和多条连接管，其中，连接管的数量比直管道1221的数量少一条；每条直管道1221均沿第一端部1211至第二端部1212的直线方向布设于导热板121上，相邻两条直管道1221之间具有间距，且相邻的两条管道之间通过一条连接管道1222连接，从而形成液流通道122。在一些实施方式中，液流通道122中的直管道1221可以以弯曲管道来替代，使得在相同长度的导热板121上，冷却液流过的路径更长，从而可以更加充分地利用有限的导热板121进行传热、散热，此外，连接管也可以使用弯曲管，如U型管、S型管等。
请参阅图3和图4，在一些实施方式中，相邻两条直管道1221之间的间距相同，亦即，导热板121还具有第三端部1213和第四端部1214，第三端部1213和第四端部1214相对设置，并且第三端部1213和第四端部1214分别连接于第一端部1211和第二端部1212之间，同时第三端部1213至第四端部1214的方向与第一表面111至第二表面112的方向相互垂直，进液口1201靠近第三端部1213设置，出液口1202靠近第四端部1214设置，沿着第三端部1213至第四端部1214的方向，相邻两条直管道1221之间的间距相同。在另一些实施方式中，从进液口1201至出液口1202，相邻两条直管道1221之间的间距逐渐增大，亦即，沿着第三端部1213至第四端部1214的方向，相邻的两条直管道1221之间的间距逐渐增大。
请参阅图3和图4，在一些实施方式中，进液口1201和出液口1202都设置在第一端部1211。在另一些实施方式中，进液口1201和出液口1202都设置在第二端部1212。在又一些可能的实施方式中，进液口1201和出液口1202中的一者设置在第一端部1211、另一者设置在第二端部1212。在一些替代的实施方式中，进液口1201和出液口1202都设置在导热板121之背对电路板11的表面上。在又一些可以替代的实施方式中，进液口1201和出液口1202中的一者设置在第一端部1211或第二端部1212，而另一者设置在导热板121之背对电路板11的表面上。
请参阅图3和图4，在一些实施方式中，进液口1201靠近第三端部1213设置，出液口1202靠近第四端部1214设置，沿液流通道122的延伸方向，在靠近第三端部1213的直管道1221上，同一直管道1221上相邻的发热器件组13之间的液流路径逐渐增大；在靠近第四端部1214的直管道1221上，同一直管道1221上相邻的发热器件组13之间的液流路径相同。
在另一些实施方式中，进液口1201靠近第三端部1213设置，出液口1202靠近第四端部1214设置，沿液流通道122的延伸方向，在靠近第三端部1213的直管道1221上，同一直管道1221上相邻的发热器件组13之间的间距逐渐增大，在靠近第四端部1214的直管道1221上，同一直管道1221上相邻的发热器件组13之间的液流路径呈无序状态，即在L1、L2及L3小于Ln-3、Ln-2及Ln-1的前提下Ln-3、Ln-2及Ln-1等没有规律，如，可以是Ln-3≥Ln-2且Ln-3≤Ln-1；也可以是Ln-3≤Ln-2且Ln-3≤Ln-1；或者Ln-3≤Ln-2且Ln-3≥Ln-1；或者Ln-3≤Ln-2且Ln-2≥Ln-1；或者Ln-3＝Ln-2且Ln-3＝Ln-1等等。这是由于在靠近第四端部1214的直管道1221上，冷却液和发热器件组13之间的温差已经比较小，热交换效率不如靠近进液口1201处的换热效率高，这样可以在靠近出液口1202的液流通道122上根据需要设置发热器件组13，从而可以充分利用液流通道122对发热器件组13进行散热。
基于本实用新型实施例提供的算力板10具有良好的传热、散热性能，因此本实用新型还进一步提供一种包括上述算力板10的数据处理设备，包括上述算力板10的数据处理设备，由于具有算力板10的散热性能优异，因此可以有效提高数据处理设备的运算能力。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种算力板，其特征在于，包括电路板、液冷板和多组发热器件组；
所述电路板具有第一表面和与所述第一表面相背对的第二表面；
所述液冷板内设有液流通道，所述液流通道具有进液口和出液口；所述液冷板叠设在所述第一表面上；
多组所述发热器件组沿所述液流通道的延伸方向间隔布设在所述第二表面上，且多个所述发热器件组与所述液流通道的位置相对应；在靠近所述进液口处，相邻两个所述发热器件组之间的液流路径小于靠近所述出液口处相邻两个所述发热器件组之间的液流路径。
2.如权利要求1所述的算力板，其特征在于，所述液流通道的流路中心在所述第一表面上的正投影与所述发热器件组的中心在所述第一表面上的正投影重合。
3.如权利要求1所述的算力板，其特征在于，沿所述液流通道的延伸方向，多个所述发热器件组之间的液流路径逐渐增大。
4.如权利要求3所述的算力板，其特征在于，每组所述发热器件组中包括一块芯片；
或者，每组所述发热器件组中包括至少两块芯片，同一所述发热器件组中相邻的两块所述芯片之间的液流路径恒定不变；
或者，每组所述发热器件组中包括至少两块芯片，沿着所述液流通道的延伸方向，同一所述发热器件组中相邻的两块所述芯片之间的液流路径逐渐增大；
或者，沿着所述液流通道的延伸方向，所述发热器件组中的芯片数量逐渐增多，且同一所述发热器件组中两两相邻的三块所述芯片之间的液流路径逐渐增大；
或者，沿着所述液流通道的延伸方向，所述发热器件组中的芯片数量逐渐增多，且在靠近所述进液口处，同一所述发热器件组中两两相邻的三块所述芯片之间的液流路径逐渐增大，在靠近所述出液口处，同一所述发热器件组中两两相邻的三块所述芯片之间的液流路径恒定不变。
5.如权利要求3所述的算力板，其特征在于，沿所述液流通道的延伸方向，相邻所述发热器件组之间的液流路径呈等差数列或者呈等比数列逐渐增大。
6.如权利要求1至5任一项所述的算力板，其特征在于，自所述进液口起，沿所述液流通道的延伸方向，在长度为L的所述液流通道中所述发热器组件之间的液流路径逐渐增大；
其中，L＝K×D×c×v；
K表示1～10任意数值；
D表示液流通道的直径；
c表示冷却液的比热容；
υ表示冷却液的流速。
7.如权利要求6所述的算力板，其特征在于，自所述进液口起，沿所述液流通道的延伸方向，在1/3～1/2长度的所述液流通道中，所述发热器组件之间的液流路径逐渐增大。
8.如权利要求1至5任一项所述的算力板，其特征在于，所述液冷板包括导热板和穿设于所述导热板内的所述液流通道，所述导热板具有第一端部和与所述第一端部相对的第二端部，所述第一端部至所述第二端部的方向与所述第一表面至所述第二表面的方向相互垂直；所述液流通道包括多条直管道和数量比所述直管道的数量少一条的连接管道；每条所述直管道均沿所述第一端部至所述第二端部的直线方向布设于所述导热板上，相邻两条所述直管道之间具有间距，且相邻的两条所述管道之间通过一条所述连接管道连接。
9.如权利要求8所述的算力板，其特征在于，所述进液口和所述出液口都设置在所述第一端部或者所述第二端部；
或者，所述进液口和所述出液口中的一者设置在所述第一端部、另一者设置在所述第二端部。
10.如权利要求8所述的算力板，其特征在于，所述导热板还具有第三端部和与所述第三端部相对设置的第四端部，所述第三端部和所述第四端部分别连接于所述第一端部和所述第二端部之间，所述进液口靠近所述第三端部设置，所述出液口靠近所述第四端部设置，从所述第三端部至所述第四端部，相邻两条所述直管道之间的间距相同；
或者，从所述第三端部至所述第四端部，相邻两条所述直管道之间的间距逐渐增大。
11.如权利要求10所述的算力板，其特征在于，沿所述液流通道的延伸方向，在靠近所述第三端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的液流路径逐渐增大；在靠近所述第四端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的液流路径相同；
或者，沿所述液流通道的延伸方向，在靠近所述第三端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的间距逐渐增大，在靠近所述第四端部的所述直管道上，同一所述直管道上的相邻所述发热器件组之间的液流路径呈无序状态。
12.一种数据处理设备，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的算力板。
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