DE102019130649A1

DE102019130649A1 - Mikroaxialpumpe für server

Info

Publication number: DE102019130649A1
Application number: DE102019130649.3A
Authority: DE
Inventors: John Franz; Tahir Cader; Harvey Lunsman
Original assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2020-05-20
Also published as: US20200163257A1; CN111197580A

Abstract

Eine Vorrichtung mit einer Schaltungskomponente, die Wärme abführt, und einer Kühlschleife, die thermisch mit der Schaltungskomponente gekoppelt ist, ist vorgesehen. Die Kühlschleife umfasst eine Einlassöffnung, die zum Aufnehmen eines Kühlfluids konfiguriert ist, eine erste Axialpumpe, die entlang eines Fluidströmungskanals angeordnet ist und zum axialen Bewegen des Kühlfluids durch den Fluidströmungskanal in der Kühlschleife mit einer bestimmten Strömungsrate konfiguriert ist, und einen Auslass Anschluss, der zum Übertragen des Kühlfluids aus dem Kühlkreislauf konfiguriert ist, wobei die festgelegte Durchflussrate gemäß einem oder mehreren Parametern eingestellt wird.

Description

HINTERGRUND
Systeme zur Kühlung von Leiterplatten für leistungsstarke Computeranwendungen (z. B. Computer-Prozessor-CPU-Farmen in Computerservern, Rechenzentren usw.) verwenden Kühlkreisläufe, die von sperrigen Pumpen mit begrenzter Kapazität gespeist werden und bei Fehlfunktionen schwer zu installieren und auszutauschen sind . Typischerweise handelt es sich bei diesen Pumpen um Zentrifugalsysteme mit Formfaktoren, die sich nur schwer in die für rechenintensive Server verwendeten hochkompakten Racks integrieren lassen.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die zum besseren Verständnis beigefügt sind und in diese Beschreibung einbezogen sind und einen Teil davon bilden, veranschaulichen offenbarte Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der offenbarten Ausführungsformen zu erläutern. In den Zeichnungen:

zeigt eine Leiterplatte mit einer Axialpumpe in einem Kühlkreislauf zur Wärmeübertragung gemäß einigen Ausführungsformen.
zeigt eine nähere Ansicht eines Teils einer Leiterplatte mit einer Axialpumpe in einem Kühlkreislauf zur Wärmeübertragung gemäß einigen Ausführungsformen.
zeigt eine Leiterplatte mit einem Pumpensystem in einem Kühlkreislauf zur Wärmeübertragung gemäß einigen Ausführungsformen.
veranschaulicht ein Pumpsystem, das axiale Pumpen verwendet, die gemäß einigen Ausführungsformen in Reihe fluidisch gekoppelt sind.
veranschaulicht ein Pumpsystem, das axiale Pumpen verwendet, die gemäß einigen Ausführungsformen fluidisch parallel gekoppelt sind.
veranschaulicht eine Leiterplatte mit mehreren Bauelementen gemäß einigen Ausführungsformen.
veranschaulicht eine Leiterplatte mit mehreren Vorrichtungen, die ein Wärmemanagementwerkzeug gemäß einigen Ausführungsformen enthalten.
ist ein Flussdiagramm, das Schritte in einem Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte mit einem Pumpensystem zum Kühlen gemäß einigen Ausführungsformen darstellt.
In den Figuren sind Elemente und Schritte, die mit denselben oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind, denselben oder ähnlichen Elementen und Schritten zugeordnet, sofern nichts anderes angegeben ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Es ist jedoch für einen Durchschnittsfachmann offensichtlich, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ohne einige dieser spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen wurden bekannte Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, um die Offenbarung nicht zu verschleiern.
Gesamtübersicht
Kontinuierliche Kühlsystemkonstruktionen sind bei aktuellen Computeranwendungen wünschenswert, bei denen die Geräteleistungspegel schnell ansteigen. Für flüssigkeitsgekühlte Server und Racks sind höhere Durchflussraten wünschenswert, um höhere Leistungsniveaus zu bewältigen. In einigen Ausführungsformen ist ohne Einschränkung das Kühlfluid der Wahl Wasser. Der Wunsch nach höheren Durchflussraten führt tendenziell zu einer Vergrößerung der Gesamtgröße des Kühlsystems. Auf Knotenebene (z. B. für Netzwerkserver) können größere Kühlkomponenten jedoch wertvollen Speicherplatz auf dem Server belegen. Ausführungsformen, wie hierin offenbart, stellen eine Lösung für das obige Problem bereit, indem sie Axialpumpen einschließen, um die Pumpkapazität zu erhöhen. Diese Pumpen ermöglichen auch die Bewältigung höherer Druckabfälle im Kühlkreislauf und eine bessere Durchflussregelung auf Knotenebene. Ferner ermöglichen hier offenbarte Ausführungsformen den Herstellern, die Lebensdauer einer Kühlinfrastruktur zu verlängern, die Verwendung von wertvollem Serverraum zu minimieren und mit der Geräteleistung zu skalieren.
In einer ersten Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung, wie sie hierin offenbart ist, eine Schaltungskomponente, die Wärme abführt, und eine Kühlschleife, die thermisch mit der Schaltungskomponente gekoppelt ist. Die Kühlschleife umfasst eine Einlassöffnung, die zum Aufnehmen eines Kühlfluids konfiguriert ist, eine erste Axialpumpe, die entlang eines Fluidströmungskanals angeordnet ist und zum axialen Bewegen des Kühlfluids durch den Fluidströmungskanal in der Kühlschleife mit einer bestimmten Strömungsrate konfiguriert ist, und einen Auslass Anschluss, der konfiguriert ist, um das Kühlfluid aus dem Kühlkreislauf zu transportieren, wobei die spezifizierte Durchflussrate in Übereinstimmung mit einem von mehreren Parametern oder Kombinationen davon eingestellt wird.
In einer zweiten Ausführungsform umfasst ein System mehrere Server, die in einem Rack angeordnet sind, wobei jeder Server eine Vorrichtung mit mindestens einer Schaltungskomponente umfasst, die konfiguriert ist, um elektronische Operationen durchzuführen und Wärme abzuleiten. Die Vorrichtung enthält eine Kühlschleife, die thermisch mit der Schaltungskomponente gekoppelt ist. Die Kühlschleife umfasst eine Einlassöffnung, die zum Aufnehmen eines Kühlfluids konfiguriert ist, eine Axialpumpe, die entlang eines Fluidströmungskanals angeordnet ist und zum axialen Bewegen des Kühlfluids durch den Fluidströmungskanal in der Kühlschleife mit einer bestimmten Strömungsrate konfiguriert ist, und eine Auslassöffnung konfiguriert, um das Kühlfluid aus dem Kühlkreislauf zu entfernen. Die festgelegte Durchflussrate wird gemäß der von der Schaltungskomponente abgegebenen Wärme angepasst, wobei eine erste Axialpumpe für eine erste Vorrichtung in einem ersten Server so konfiguriert ist, dass sie mit einer ersten Durchflussrate basierend auf einer ersten Serveraktivität und einer zweiten Axialpumpe arbeitet für einen zweiten Server ist konfiguriert, um mit einer zweiten Flussrate basierend auf einer zweiten Serveraktivität zu arbeiten.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Identifizieren einer ersten Verlustleistung eines ersten Bauelements, wobei das erste Bauelement auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Das Verfahren umfasst auch das Anordnen eines Flusspfads, der auf der Leiterplatte angeordnet ist, um sich mit mindestens einem Teil der ersten Vorrichtung zu überlappen, wobei der Flusspfad so konfiguriert ist, dass er über einen Eingangsanschluss in die Leiterplatte eintritt und die Leiterplatte über einen Ausgangsanschluss verlässt und Bestimmen einer Strömungsrate einer ersten Axialpumpe, um die erste Verlustleistung der ersten Vorrichtung durch den Ausgangsanschluss zu übertragen. Das Verfahren umfasst auch das fluidische Koppeln der ersten Axialpumpe entlang einer Strömungsachse des Strömungswegs und das Platzieren einer zweiten Vorrichtung auf der Leiterplatte basierend auf einem Ort der ersten Vorrichtung und auf dem Strömungsweg.
In noch einer anderen Ausführungsform enthält eine Vorrichtung eine erste Einrichtung zum Speichern von Anweisungen und eine zweite Einrichtung zum Ausführen der Anweisungen, die die Vorrichtung veranlassen, ein Verfahren auszuführen. Das Verfahren umfasst das Identifizieren einer ersten Verlustleistung einer ersten Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Das Verfahren umfasst auch das Anordnen eines Flusspfads, der auf der Leiterplatte angeordnet ist, um sich mit mindestens einem Teil der ersten Vorrichtung zu überlappen, wobei der Flusspfad so konfiguriert ist, dass er über einen Eingangsanschluss in die Leiterplatte eintritt und die Leiterplatte über einen Ausgangsanschluss verlässt und Bestimmen einer Strömungsrate einer ersten Axialpumpe, um die erste Verlustleistung der ersten Vorrichtung durch den Ausgangsanschluss zu übertragen. Das Verfahren umfasst auch das fluidische Koppeln der ersten Axialpumpe entlang einer Strömungsachse des Strömungswegs und das Platzieren einer zweiten Vorrichtung auf der Leiterplatte basierend auf einem Ort der ersten Vorrichtung und auf dem Strömungsweg.
Die Leistungsniveaus für Geräte wie CPUs, Grafikprozessoren (GPUs) und anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs) sind bereits hoch und steigen mit der Verbesserung der Computertechnologie und der Verbreitung von Anwendungen rapide an. Beispielsweise kann eine CPU in einem Server bis zu 200 W oder mehr Strom verbrauchen. In einigen Ausführungsformen können CPUs, die einen Stromverbrauch von 300 W und mehr erreichen, bald realisiert werden. GPUs haben einen noch höheren Stromverbrauch (z. B. derzeit 300 W und erreichen in naher Zukunft 400 W und mehr). ASICs für Netzwerk-Switches haben eine Leistung von etwa 150 W und nehmen zu. Der gewünschte Stromverbrauch steigt für HPC-(High Performance Computing) und AI-Anwendungen (Artificial Intelligence) schnell an. In solchen Gebieten sind die meisten Plattformen, auf denen diese Geräte zum Einsatz kommen, wassergekühlt. Wenn die Geräteleistung ansteigt, werden die Kühlkreisläufe (z. B. Kühlkreisläufe) in den Plattformen wünschenswerterweise proportional skaliert. In einigen Ausführungsformen können innere Rohrdurchmesser von 1/8 Zoll für wassergekühlte Plattformen ausreichen, höhere Durchmesser (z. B. innere Rohrdurchmesser von 3/16 Zoll oder sogar 1/4 Zoll) sind wünschenswert, um einen höheren Druckabfall zu vermeiden (unerwünscht aufgrund dessen) Turbulenzen, Vibrationen und Instabilitäten). Mit zunehmendem Innendurchmesser (ID) des Schlauchs nehmen jedoch auch der Außendurchmesser (ODs) und die Biegeradien für den Schlauch sowie die Größen der Schnellkupplungen (QDs), Schlauchstutzen und anderer Fluidbefestigungen zu. Dementsprechend beansprucht die Hardware des Kühlkreislaufs immer mehr wertvollen Serverraum. In den hier offenbarten Ausführungsformen werden Axialpumpen für die Bereitstellung auf Serverebene verwendet, um den gleichen Kühlkreislauf für mehrere Servergenerationen bereitzustellen, während mit den Leistungspegeln der Vorrichtung skaliert wird.
Es versteht sich, dass andere Konfigurationen der vorliegenden Technologie für den Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ohne weiteres ersichtlich werden, wobei verschiedene Konfigurationen der vorliegenden Technologie zur Veranschaulichung gezeigt und beschrieben werden. Es wird erkannt werden, dass die betreffende Technologie andere und unterschiedliche Konfigurationen aufweisen kann und dass ihre verschiedenen Details in verschiedener anderer Hinsicht modifiziert werden können, ohne vom Umfang der betreffenden Technologie abzuweichen. Dementsprechend sind die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen.
Systemarchitektur
zeigt eine Rechenvorrichtung 5A (z. B. einen Serverknoten), die eine Leiterplatte 10A und mindestens eine Axialpumpe 100A in einem Kühlkreislauf 115 zur Wärmeübertragung gemäß bestimmten Aspekten der Offenbarung umfasst. In einigen Ausführungsformen und ohne Einschränkung kann die Axialpumpe 100A auf der Grundlage der relativen Abmessungen der Vorrichtung im Vergleich zu anderen Abmessungen in der Umgebung, in der die Pumpe arbeitet, als „Mikroaxialpumpe“ bezeichnet werden. Die spezifische Bezeichnung „Axialpumpe“ oder „Mikroaxialpumpe“ ist im Kontext der vorliegenden Offenbarung austauschbar und nicht einschränkend. Die Kühlschleife 115 kann eine Zufuhröffnung 116 enthalten, durch die ein Kühlfluid 151 in die Kühlschleife 115 eintritt, eine Rückführöffnung 117, durch die das Kühlfluid 151 in der Kühlschleife 115 vorhanden ist, und eine beliebige Anzahl von Kühlmittelleitungen, Kühlplatten und / oder eine andere Flüssigkeitskühlung Komponenten, die einen oder mehrere Kühlmittelströmungspfade bilden, die den Versorgungsanschluss 116 mit dem Rückführungsanschluss 117 in kommunizierender Weise verbinden. Der Versorgungsanschluss 116 und der Rückführungsanschluss 117 können zum Beispiel Flüssigkeitskupplungen oder -verbinder, wie zum Beispiel Schlauchstutzenverbinder, geklemmte Schlauchverbinder, Flüssigkeitstrennverbinder, Blindverbindungsflüssigkeitsverbinder und dergleichen, umfassen. Der Kühlkreislauf 115 umfasst mehrere Fluidströmungskanäle, die in einem Netzwerk angeordnet sind, und eine oder mehrere Axialpumpen 100A zwischen dem Zuführanschluss 116 und dem Rückführanschluss 117. Jede der Axialpumpen 100A ist entlang der Fluidströmungskanäle angeordnet und so konfiguriert, dass sie das Kühlfluid 151 mit einer bestimmten Strömungsrate axial durch den Fluidströmungskanal bewegt.
In einigen Ausführungsformen kann eine erste Axialpumpe 100A neben dem Zufuhranschluss 116 angeordnet sein, und eine zweite Axialpumpe 100A kann neben dem Rücklaufanschluss 117 angeordnet sein. Diese Konfiguration erleichtert das Entfernen und Ersetzen der Axialpumpen 100A, wobei in einigen Fällen die Notwendigkeit für einen Techniker entfällt, die gesamte Leiterplatte 10A zu entfernen und die Pumpe zu ersetzen, oder ein gesamtes Server-Rack oder ein anderes Gehäuse zu entfernen. In einigen Ausführungsformen kann die Leiterplatte 10A nur eine, zwei oder mehr als zwei Axialpumpen 100A enthalten, die jeweils mit einem Fluidströmungskanal in der Kühlschleife 115 entweder in Reihe oder parallel (oder sowohl in Reihe als auch parallel) gekoppelt sind. In einigen Ausführungsformen der Rechenvorrichtung 5A kann mindestens eine der Axialpumpen 100A an der Leiterplatte 10A angebracht sein.
Das Kühlfluid 151 kann durch die Zufuhröffnung 116 von einem größeren Flüssigkeitskühlsystem 113 aufgenommen werden, in das der Kühlkreislauf 115 integriert ist, und kann durch die Rückführöffnung 117 zum Flüssigkeitskühlsystem 113 zurückgeführt werden. Beispielsweise kann eine Versorgungsleitung 111 mit dem Versorgungsanschluss 116 verbunden sein und eine Rückführleitung 112 kann mit dem Rückführungsanschluss 117 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen können die Zuführleitung 111 und die Rückführleitung 112 einen flexiblen Schlauch und einen Verbinder enthalten. In einigen Ausführungsformen kann ein größeres Flüssigkeitskühlsystem 113 einen Wärmetauscher (nicht dargestellt) enthalten, um Wärme aus dem Kühlfluid 151 zu entfernen. Beispielsweise kann das Flüssigkeitskühlsystem 113 ein Flüssigkeitskühlsystem auf Rack-Ebene, ein Flüssigkeitskühlsystem auf Reihenebene, ein Flüssigkeitskühlsystem auf Rechenzentrumsebene usw. umfassen.
Die Kühlschleife 115 ist konfiguriert, um zu ermöglichen, dass das Kühlfluid 151 Wärme absorbiert, die von verschiedenen Schaltkreiskomponenten 120-1, 120-2, 120-3 und 120-4 (im Folgenden gemeinsam als „Schaltkreiskomponenten 120“ bezeichnet) im Schaltkreis erzeugt wird Tafel 10A. Dementsprechend sind in einigen Ausführungsformen die Fluidströmungskanäle in der Kühlschleife 115 auf den Schaltungskomponenten 120 angeordnet, um einen thermischen Kontakt mit der Schaltungskomponente herzustellen. Die Schaltungskomponenten 120 können Prozessorschaltungen und Speicherschaltungen und Kombinationen davon umfassen. Prozessorschaltungen können anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs) und andere spezialisierte Vorrichtungen enthalten. Speicherschaltungen können Direktzugriffsspeicher (RAM) -Vorrichtungen, wie z. B. dynamischer RAM (DRAM), statischer RAM (SRAM), Halbleitervorrichtungen (SSD), Flash-Speicher und dergleichen, enthalten. Die Kühlschleife 115 umfasst einen Strömungsweg, der auf der Leiterplatte 10A angeordnet ist und so konfiguriert ist, dass er sich zumindest teilweise mit einem Teil von zumindest einer der Schaltungskomponenten 120 überlappt. Allgemeiner und ohne Einschränkung kann die Kühlschleife 115 konfiguriert sein, um Wärme von irgendwelchen wärmeerzeugenden Komponenten auf der Leiterplatte 10A zu übertragen.
Ferner kann die Kühlschleife 115 verschiedene Komponenten enthalten, wie beispielsweise Versorgungsleitungen, Kühlplatten und dergleichen, durch die das Kühlfluid 151 fließt und die thermisch mit den wärmeerzeugenden Schaltungskomponenten 120 gekoppelt sind. Somit wird die von den Kreislaufkomponenten 120 erzeugte Wärme auf das Kühlfluid 151 übertragen, wodurch die Kreislaufkomponenten 120 gekühlt und das Kühlfluid 151 erwärmt werden. Die auf das Kühlfluid 151 übertragene Wärme wird dann aus der Rechenvorrichtung 5A transportiert, wenn das Kühlfluid 151 aus der Kühlschleife 115 fließt. Die durch das Kühlfluid 151 aus der Rechenvorrichtung 5A übertragene Wärme kann schließlich durch das Flüssigkeitskühlsystem 113 (z. B. über einen Wärmetauscher oder einen anderen Kühlmechanismus) aus dem Kühlfluid 151 entfernt werden.
Die Axialpumpen 100A sind konfiguriert, um das Kühlfluid 151 axial durch einen Fluidströmungskanal in der Kühlschleife 115 mit einer spezifizierten Strömungsrate zu bewegen. In dieser Hinsicht können die Axialpumpen 100A mindestens einen magnetisch angetriebenen Propeller aufweisen, der in das Kühlfluid 151 eingebettet ist. In einigen Ausführungsformen ist eine Steuerung 150A mit der Axialpumpe 100A gekoppelt, um die spezifizierte Strömungsrate einzustellen, um eine gewünschte Wärmemenge von einer der Schaltungskomponenten 120 zur Rückführleitung 112 zu übertragen. Die Steuerung 150A kann eine im Handel erhältliche Pumpensteuerung sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Steuerung 150A einen Allzweckprozessor, der Anweisungen ausführt, wie z. B. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine komplexe programmierbare Logikvorrichtung (CPLD) oder eine andere dedizierte Schaltung. In einigen Ausführungsformen kann der Controller 150A einen Baseboard-Management-Controller (BMC) eines Netzwerkservers oder eine beliebige Kombination der obigen enthalten.
In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 150A konfiguriert, um eine Durchflussrate der Axialpumpe 100A basierend auf gemessenen Parametern zu steuern. Einige der von der Steuerung 150A verwendeten gemessenen Parameter können die Wassertemperatur, die Wasserdurchflussrate, die Gerätetemperatur und den Energieverbrauch, die Lufttemperatur, Anwendungen, die auf der Leiterplatte 10A ausgeführt werden (oder deren Ausführung geplant ist), und dergleichen umfassen. Als solches kann die Steuerung 150A einen oder mehrere digitale und analoge Eingänge enthalten. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 150A eine im Handel erhältliche Steuerung. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 150A eine benutzerdefinierte Steuerung sein. Ferner umfasst in einigen Ausführungsformen die Steuerung 150A eine kleine Leiterplatte (PCB), die an der Axialpumpe 100A angebracht ist. In einigen Ausführungsformen kann der Controller 150A Teil eines Board-Management-Controllers für die Leiterplatte 10A sein oder mit diesem gekoppelt sein und kann ferner so konfiguriert sein, dass er eine Schnittstelle mit einem „Integrated Lights Out“ (iLO) -System in einem Server bildet.
In dieser Hinsicht kann die Leiterplatte 10A auch Temperatursensoren 130-1, 130-2 und 130-3 (im Folgenden zusammenfassend als „Temperatursensoren 130“ bezeichnet) enthalten, die zum Messen der Temperatur an verschiedenen Punkten konfiguriert sind. Beispielsweise kann ein erster Temperatursensor 130-1 konfiguriert sein, um die Temperatur der Leiterplatte (PCB) von den Schaltungskomponenten 120 weg zu messen. Zusätzlich kann ein zweiter Temperatursensor 130-2 konfiguriert sein, um die Temperatur von mindestens einer der Schaltungskomponenten 120 zu messen. Ferner kann ein dritter Temperatursensor 130-3 in thermischen Kontakt mit der Zufuhrleitung 111 oder / und der Rückführleitung 112 gebracht werden, um die Temperatur des Kühlfluids zu messen. Die Durchflussrate einer der Axialpumpen 100A kann gemäß einer Verlustleistung einer ersten Vorrichtung in einer Leiterplatte spezifiziert werden, und die vorbestimmte Temperatur wird basierend auf einer Temperatur der Leiterplatte ausgewählt. Beispielsweise kann der Temperatursensor 130-3 erfassen, dass eine der Temperaturen der Rückleitung 112, eine Temperatur einer der Schaltungskomponenten 120 oder eine PCB-Temperatur höher als ein vorgewählter Schwellenwert ist. Unter diesen Umständen kann die Steuerung 150 Anweisungen ausführen, um die Axialpumpe 100A zu veranlassen, ihre Strömungsrate entsprechend zu erhöhen, um die Temperatur der PCB, des Fluids oder der Schaltungskomponenten 120 zu verringern.
Allgemeiner können mehrere Parameter von der Steuerung 150A verwendet werden, um die Strömungsrate der Axialpumpe 100A einzustellen. Solche Parameter können die Temperatur des Kühlfluids 151, die Durchflussrate, den Druckabfall (z. B. zwischen dem Zufuhranschluss 116 und dem Rücklaufanschluss 117), die Gerätetemperatur, den Stromverbrauch des Geräts, die vorab festgelegte Arbeitslast und dergleichen umfassen. Zusätzlich zu den Temperaturmessungen kann die Steuerung 150A Zugriff auf zahlreiche Parameter aus der Umgebung der Leiterplatte 10A haben (z. B. Server, Chassis, Gestell, andere Gestelle, Datenzentrum und dergleichen).
In einigen Ausführungsformen und ohne Einschränkung können die Axialpumpen 100A die folgenden Abmessungen aufweisen: einen Durchmesser von ~ 7 mm; eine Länge von ~ 70mm; eine Pumpen- und Motorlänge von ca. 35mm; eine Pumpenlaufradlänge ~ 35mm und ein magnetischer Antriebsmotor mit externer Steuerung und Leistung. In einigen Ausführungsformen kann eine der Axialpumpen 100A eine Länge von ungefähr 45 mm, eine Breite von 25 mm und eine Höhe von 13 mm für ein Gesamtvolumen von weniger als ungefähr 15 cm³ (oder ungefähr 1 in³) gegenüber einem Volumen von ungefähr 5 in aufweisen ³ (2,5 Zoll Durchmesser -6,25 cm-, 1 Zoll Höhe -2,5 cm-) für eine Kreiselpumpe quer zur Durchflussachse. In einigen Ausführungsformen beträgt die Pumpenkapazität 51 / min (1,3 Gallonen pro Minute - gpm) bei einem Druckunterschied von ~ 1,7-2 Pfund pro Quadratzoll (psid) .
In einigen Ausführungsformen können die Axialpumpen 100A den doppelten Durchfluss (oder sogar das 10-fache oder mehr) und die dreifache Druckdifferenz bei einem Fünftel des Volumens einer konkurrierenden Kreiselpumpe oder sogar weniger liefern. Andere Ausführungsformen können in der Strömungs- und Druckfähigkeit variieren, aber im Allgemeinen sind diese Parameter für Axialpumpen im Vergleich zu Kreiselpumpen höher (z . B. um ein Vielfaches höher) und bei niedrigeren Volumengrößen bei vergleichbarem Energieverbrauch.
Die Tabellen I und II sind das Ergebnis der Analyse der Wärmeübertragungsvorteile, die mit einer Axialpumpe auf Serverebene erzielt werden könnten. Für das Modell wurde ein einfaches zylindrisches Rohr angenommen (analog zu einem Mikrokanal in einer Kühlplatte), bei dem Wärme auf die Außenfläche aufgebracht wurde und das Wasser im Inneren fließt. In den Tabellen I und II sind Lösungen für die Wärmeübergangskoeffizienten (HTCs) aufgeführt, die bei verschiedenen Durchflussraten erzielt werden können. Mit diesen HTCs wird dann die Wärmemenge quantifiziert, die abgeführt werden kann. Für Tabelle I wurden die Modellparameter so eingestellt, dass sie mit der Pumpleistung übereinstimmen, und der Wärmeübertragungskoeffizient wurde erhalten. Für diesen Teil der Analyse wurden nur 10 W an die Rohrwand angelegt, und aufgrund des um 170% erhöhten Wärmeübertragungskoeffizienten mit der Axialpumpe war die zugehörige Wandoberflächentemperatur niedriger. Für den zweiten Teil der Analyse (vgl. Tabelle II) wurden die im ersten Teil der Analyse gelösten HTCs verwendet und die auf die Rohrwand aufgebrachte Wärme eingestellt, bis eine konstante Oberflächentemperatur von 25 ° C erreicht wurde. Für diesen Teil der Analyse führt die Axialpumpe zu einer Erhöhung des Wärmeübergangs von der Rohrwandung um 470% im Vergleich zu einer vergleichbaren Kreiselpumpe..
Die Axialpumpen 100A verlängern die Lebensdauer der Rechenvorrichtung 5A (z. B. eines Servers, eines Server-Racks und einer Reihenkühlinfrastruktur davon), während sie mit der Geräteleistung skaliert werden. Ausführungsbeispiele wie in 1 kann eine Druckerhöhungspumpe enthalten, um eine vorhandene Infrastruktur zu erhalten, oder kann für eine völlig neue Infrastruktur ausgelegt sein. Ferner stellen die Axialpumpen 100A eine Flusssteuerung auf Knotenebene bereit, die sich in Einsparungen auf Rackebene niederschlägt, was für zukünftige Exa-Scale-Computersysteme besonders wichtig ist.

Ferner behalten einige Ausführungsformen die Größe der Serverkühlkreislaufkomponenten (z . B. Rohrdurchmesser, Schnelltrennungen, Schlauchwiderhaken und dergleichen) bei, wenn die Geräteleistungen höher skalieren, wodurch die Verwendung von wertvollem Serverraum minimiert wird. TABELLE I

Analyse des Wärmeübertragungskoeffizienten (HTC)
Pumpentyp	Fließrate (gpm)	Druckdifferenzial (PSI)	HTC (W / m² K)	Reynolds Nr.
Zentrifugal	0.11	0.63	18.181	5.756
Micro-Axial	1.32	1.99	49.099	35.422
% Verbesserung			170

TABELLE II

Wärmeextraktion bei Oberflächentemperatur
Pumpentyp	Fließrate (gpm)	Druckdifferenzial (PSI)	HTC (W/m ²K)	Reynolds Nr.	Hitze entfernt (W)	Oberflächentemperatur (C)
Zentrifugal	0.11	0.63	18.181	5.756	10	25
Micro-Axial	1.32	1.99	49.099	35.422	57	25
% Verbesserung					470

zeigt eine nähere Ansicht eines Teils einer Leiterplatte 10B, die eine Axialpumpe 100B in einem Kühlkreislauf zur Wärmeübertragung enthält, gemäß einigen Ausführungsformen. Die Leiterplatte 10B kann eine Komponente in einem Serverknoten oder einer anderen Rechenvorrichtung sein, die mit der vorliegenden Offenbarung übereinstimmt (z. B. Rechenvorrichtung 5A), und die Axialpumpe 100B kann eine der Axialpumpen 100A sein. Eine Blechstruktur 131 stützt und koppelt die Axialpumpe 100B mit der Versorgungsleitung 111 und dem Versorgungsanschluss 116. Die Axialpumpe 100B umfasst eine Einlassöffnung 101 zum Aufnehmen des Kühlfluids 151 von stromaufwärts und eine Auslassöffnung 102 zum Abgeben des Kühlfluids 151 stromabwärts in den Kühlkreislauf 115. In einigen Beispielen kann der Einlassanschluss 101 der Axialpumpe 100B auch als der Zufuhranschluss 116 des Kühlkreislaufs 115 dienen, während in anderen Beispielen der Einlassanschluss 101 und der Zufuhranschluss 116 unterschiedliche Komponenten sein können. Eine Schaltungskomponente 120B (z. B. gemeinsam mit einer der Schaltungskomponenten 120 identifiziert) ist thermisch mit der Kühlschleife 115 gekoppelt. In einigen Ausführungsformen umfasst die Auslassöffnung 102 einen Strömungsteiler, um eine Auslassströmung von der Axialpumpe 100B in zwei parallele Pfade zu trennen, die zu zwei Kühlkreisläufen 115 gerichtet sind (z. B. wenn die Leiterplatte 10B zwei Leiterplatten umfasst, die sandwichartig zusammengefügt sind). Die Strömungsrate der Axialpumpe 100B kann durch die Steuerung 150A spezifiziert werden, wie oben unter Bezugnahme auf die Axialpumpen 100A beschrieben.
stellt ein System dar, das eine Rechenvorrichtung 5C (z. B. einen Serverknoten) und ein Pumpenmodul 110 umfasst, das in einen Kühlkreislauf 115 von a eingesetzt (z. B. „hot plugged“) und aus diesem entfernt (z. B. „hot unplugged“) werden kann Leiterplatte 10C in der Rechenvorrichtung 5C zur Wärmeübertragung gemäß bestimmten Aspekten der Offenbarung. Das Pumpenmodul 110 umfasst eine Einlassöffnung 101 und eine Auslassöffnung 102, um eine Strömung von Kühlfluid 151 zum Kühlkreislauf 115 über mindestens eine Axialpumpe 100C, wie hierin offenbart, bereitzustellen (z. B. Axialpumpen 100A und 100C). Im Folgenden werden die Axialpumpen 100A, 100B und 100C gemeinsam als „Axialpumpen 100“ bezeichnet. Ähnlich wie bei der Rechenvorrichtung 5A kann das Kühlfluid 151 Wasser sein, um die von den Schaltungskomponenten 120 über die Rückführleitung 112 abgegebene Wärme zu übertragen. Das Kühlfluid 151 fließt durch Druck von einer anderen Pumpe (z. B. einer Zahnstangenpumpe), wenn das Pumpenmodul 110 ausgesteckt ist. Wenn das Pumpenmodul 110 eingesteckt ist, ergänzt es die Zahnstangenpumpe und liefert zusätzlichen Druck, um die Durchflussrate innerhalb der Leiterplatte 10C zu erhöhen. Die Leiterplatte 10C enthält auch Temperatursensoren 130 und Schaltungskomponenten 120, wie oben ausführlich erörtert. Einige Ausführungsformen können mehrere Pumpenmodule 110 enthalten, so dass eine externe Pumpe nicht erforderlich ist, um das Fluid weiter zu bewegen, falls ein einzelnes Pumpenmodul 110 außer Betrieb genommen wird.
Zusätzlich zu den Schaltungskomponenten 120 kann die Computervorrichtung 5C Festplattenlaufwerke 125, 125-2 und 125-3 (im Folgenden gemeinsam als „Festplattenlaufwerke 125“ bezeichnet) und ein Wärmerohr 116 enthalten. Das Wärmerohr 116 kann thermisch mit Festplattenlaufwerken 125 gekoppelt sein (um Wärme daraus zu extrahieren). Das Wärmerohr 116 kann ein hohles Metallrohr mit einer porösen Innenfläche aufweisen, das mit einem Fluid mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefüllt ist. In einigen Ausführungsformen kann das Wärmerohr 116 von der Kühlschleife 115 fluidisch entkoppelt sein. Die Kühlschleife 115 kann jedoch thermisch mit dem Wärmerohr 116 gekoppelt sein, um Wärme daraus abzuleiten.
Das Pumpenmodul 110 kann ein „Hot-Plug“ -Einsatz für eine oder mehrere Axialpumpen (z. B. Axialpumpen 100) in der Leiterplatte 10C sein. Dementsprechend kann das Pumpenmodul 110 die Durchflusskapazität, die durch eine einzelne Axialpumpe bereitgestellt wird, verdoppeln, verdreifachen oder auf andere Weise verbessern. In einigen Ausführungsformen ist das Pumpenmodul 110 als separates Modul vorgesehen, das nach Wunsch in die Computervorrichtung 5C eingesteckt oder aus dieser entfernt werden kann. Eine Steuerung 150C kann konfiguriert sein, um die Betriebsgeschwindigkeit des Pumpenmoduls 110 zu regeln (vgl. Steuerung 150A). Dementsprechend kann die Steuerung 150C Temperaturdaten verwenden, die von den Temperatursensoren 130 bereitgestellt werden, um die Betriebsgeschwindigkeit des Pumpenmoduls 110 ähnlich der Steuerung 150B zu erhöhen, zu verringern oder aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 150C auch konfiguriert sein, um mindestens eine der Axialpumpen basierend auf mindestens einer oder einer Kombination aus einer gewünschten Wärmeableitung und einer detektierten Fehlfunktion herunterzufahren, hochzufahren oder in den Standby-Zustand zu versetzen. ein Alarmzustand und dergleichen.
stellt ein Modul 200A dar, das zwei Axialpumpen 100B (im Folgenden zusammenfassend als „Axialpumpen 100“ bezeichnet) verwendet, die gemäß einigen Ausführungsformen fluidisch in Reihe geschaltet sind. Das Modul 200A könnte beispielsweise in den Leiterplatten 10A, 10B oder 10C oder im oben beschriebenen Pumpenmodul 110 verwendet werden. Die Axialpumpen 100 sind konfiguriert, um einen Druckunterschied zwischen einer Einlassöffnung 201 und einer Auslassöffnung 202 zu erzeugen. Das Kühlfluid 151 zirkuliert wie gezeigt, angetrieben durch die Druckdifferenz. Die Einlassöffnung 201 und die Auslassöffnung 202 können einen tropffreien Blindverbindungs-Fluidverbinder und irgendeine andere Art von Fluidverbinder enthalten. Ein Aufbewahrungsmerkmal 221 kann das Modul 200A an Ort und Stelle halten (z. B. in einem Server-Rack oder in einer Server-Halterung und dergleichen). In einigen Ausführungsformen kann das Haltemerkmal 221 eine unverlierbare Schraube (wie gezeigt), eine drehbare Klinke oder eine andere ähnliche Komponente umfassen. Ein Griff 225 kann es einem Benutzer ermöglichen, das Modul 200A leicht von einer Leiterplatte zu entfernen.
Eine Steuerung 150 stellt die Betriebsbedingungen der Axialpumpen 100 ein und erfasst diese. In einigen Ausführungsformen ist die Steuerung 150 ein Einsteckzubehör für das Modul 200A, das über eine Verbinderkante mit dem Modul 200A verbunden ist. Wenn die Steuerung 150 einen großen Formfaktor hat, kann die Steuerung 150 an einer separaten Leiterplatte angebracht sein, die extern mit dem Modul 200A verbunden ist. Für eine Reihenkupplung kann es wünschenswert sein, Axialpumpen 100 mit der gleichen oder einer ähnlichen Drehzahl zu betreiben. Dementsprechend kann die Steuerung 150 Daten von anderen Sensoren (z. B. Temperatursensoren 130) empfangen, um die Drehzahl der Axialpumpen 100 zu steuern, und Daten an externe Prozessoren und Systeme (z. B. ein Wärmemanagementsystem) liefern. Die Steuerung 150 kann mit dem Rest einer Leiterplatte (z. B. den Leiterplatten 10A, 10B und 10C) über ein Verbindersystem an einer Unterseite des Moduls 200A verbunden sein (entgegengesetzt zu dem, was in 2A gezeigt ist). In einigen Ausführungsformen kann nur eine der Axialpumpen 100 zu einer gegebenen Zeit in dem Modul 200A in Betrieb sein. Dementsprechend kann die zweite Axialpumpe 100 im Falle eines Ausfalls der ersten Axialpumpe 100 oder wenn eine erhöhte Durchflussrate spezifiziert ist, „eingeschaltet“ werden. Allgemeiner können die Axialpumpen 100 im Modul 200A so konfiguriert sein, dass sie sich basierend auf einer gewünschten Durchflussrate für eine Kühlschleife in einer Leiterplatte, auf der das Modul 200A montiert ist, ergänzen.
veranschaulicht ein Modul 200B, das Axialpumpen 100B verwendet, die gemäß einigen Ausführungsformen fluidisch parallel gekoppelt sind. Das Modul 200B könnte beispielsweise in den Leiterplatten 10A oder im oben beschriebenen Pumpenmodul 110 verwendet werden. Das Kühlfluid 151 fließt zwischen der Einlassöffnung 201 und der Auslassöffnung 202. In dieser Konfiguration kann die Steuerung 150 wünschenswerterweise jede der Pumpen 100 mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit oder Rate antreiben. Ferner kann die Steuerung 150 eine der Axialpumpen 100 anhalten, während sie die andere laufen lässt. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 150 eine der Axialpumpen 100 starten, wenn die andere defekt ist oder den Betrieb anhält. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen die Steuerung 150 den Betrieb der Axialpumpen 100 gemäß einem vorgewählten Zeitplan abwechseln. Obwohl nicht in FIG. In 2B kann das Modul 200B der Einfachheit halber auch ein Haltemerkmal und einen Griff (z. B. das Haltemerkmal 221 und den Griff 225) enthalten. Wie oben in Bezug auf das Modul 200A beschrieben, kann die Steuerung 150 beide oder nur eine der Axialpumpen 100 antreiben, wie dies durch unterschiedliche Betriebsbedingungen einer Leiterplatte spezifiziert ist, auf der das Modul 200A montiert ist. Die Module 200A und 200B werden im Folgenden gemeinsam als „Module 200“ bezeichnet. In einigen Ausführungsformen können die Rückschlagventile 231-1 und 231-2 (im Folgenden gemeinsam als „Rückschlagventile 231“ bezeichnet) verwendet werden, um ein Umkehren zu verhindern Zirkulation, wenn und wenn eine der Axialpumpen 100 nicht in Betrieb ist.
zeigt eine PCB 300 mit Schaltungskomponenten 320-1 und 320-2 (im Folgenden zusammenfassend als „Schaltungskomponenten 320“ bezeichnet) gemäß einigen Ausführungsformen. Mindestens eine der Schaltungskomponenten 320 kann eine Speicherschaltung enthalten, die Anweisungen speichert (z. B. die Vorrichtung 320-1). In einigen Ausführungsformen kann eine der Schaltungskomponenten 320 einen oder mehrere Prozessoren enthalten, die konfiguriert sind, um die Anweisungen auszuführen, um einen Computer zu veranlassen, eine Berechnung durchzuführen und eine Wärmemenge abzuführen. Eine Kühlschleife 315 ist konfiguriert, um die Wärmemenge aus der Leiterplatte 300 mit einer Pumpe 351 zu übertragen. Die Pumpe 351 umfasst eine Einlassöffnung 301, die zum Aufnehmen eines Einlassstroms 311 konfiguriert ist, und eine Auslassöffnung 302, die zum Bereitstellen eines Auslassstroms 312 für den Kühlkreislauf 315 konfiguriert ist.
Die Pumpe 351 kann auch eine Axialpumpe umfassen, die konfiguriert ist, um einen Druckunterschied zwischen der Einlassöffnung 301 und der Auslassöffnung 302 zu erzeugen (z. B. Axialpumpen 100). Allgemeiner kann die Pumpe 351 eines der Module 110 oder 200 enthalten. Eine Schaltungskomponente 320-1 kann eine Steuerung 350 enthalten, die mit der Pumpe 351 (z. B. mit der ersten Axialpumpe) gekoppelt und konfiguriert ist, um die Druckdifferenz einzustellen, um eine vorbestimmte Wärmemenge von den Schaltungskomponenten 320-1, 320-2 zu übertragen oder beides zu einem Auslassstrom 312 bei einer vorbestimmten Temperatur. Die vorbestimmte Wärmemenge wird basierend auf einer Verlustleistung der Schaltungskomponente 320-1 und der vorbestimmten Temperatur ausgewählt.
Die PCB 300 ist ein einfaches Schema, das einige der Vorteile darstellt, die sich aus dem Einsatz einer Axialpumpe auf Serverebene ergeben würden (z. B. Rechenvorrichtung 5A oder 5C). Beispielsweise führt eine typische Serverbereitstellung auf Rack-Ebene zu einem Einlasswasserdruck von 20 psia, einer Durchflussrate von 0,5 gpm und einem Druckabfall von 2 psia über den Server. Zukünftige Systeme können GPUs mit einer Leistung von jeweils 600 W oder mehr bereitstellen. Die Pumpe 351 kann ein Pumpensystem sein, das eine oder mehrere Axialpumpen enthält, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Parameter des Kühlkreislaufs auf Serverebene zu ändern, um viel höhere Durchflussraten zum Kühlen der Geräte mit höherer Leistung zu ermöglichen. In einigen Ausführungsformen kann die Pumpe 351 ein Pumpensystem sein, das eine oder mehrere Axialpumpen in unterschiedlichen Konfigurationen umfasst, wobei dieselbe grundlegende Kühlkreisinfrastruktur aufrechterhalten werden kann. Während sich beispielsweise die Rohrführung ändern kann, können der gleiche oder ein ähnlicher Rohrdurchmesser und andere Komponenten beibehalten werden, da die Axialpumpe die Kapazität bereitstellt, die zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erforderlich ist. Die Pumpe 350 bietet auch Infrastrukturvorteile, die sich auf Rack- und Reihenebene bemerkbar machen. Mit einer oder mehreren Axialpumpen (z. B. Pumpe 350) kann der Durchfluss an jedem Knoten in einem Server-Rack gesteuert werden. Gegenwärtige Designs sind auf „Worst-Case“ -Server ausgerichtet (z. B. den Server in einem Server-Rack, der die maximale Energiemenge verbraucht und daher die maximale Durchflussrate erfordert). Dementsprechend liefern aktuelle Designs die gewünschten Flussraten für das gesamte Server-Rack basierend auf dem Worst-Case-Server, auch wenn ein anderer Server im Server-Rack im Leerlauf ist. Bei einer Axialpumpe (z. B. Pumpe 350) kann die Steuerung der Durchflussrate an jedem einzelnen Knoten zu erheblichen Einsparungen auf Rackebene führen. Beispielsweise kann ein Server, der mit maximaler Leistung im Rack ausgeführt wird, eine Durchflussrate von 0,5 gpm verwenden, während ein Server, der sich im Rack im Leerlauf befindet, eine Durchflussrate von 0,2 gpm verwenden kann. Dementsprechend können 47% der Durchflussrate auf Rack-Ebene eingespart werden, indem die differenzierten Durchflussraten auf jeden Knoten angewendet werden.
zeigt eine Leiterplatte (PCB) 400 mit einem Prozessor 420 und einem Speicher 421 gemäß einigen Ausführungsformen. Der Speicher 421 kann ein Wärmemanagementwerkzeug 425 enthalten, das Anweisungen speichert, um eine Steuerung 450 im Prozessor 420 zu veranlassen, die Drehzahl und andere Betriebsparameter der Pumpe 451 zu steuern. Die Steuerung 450 kann auch die Druckdifferenz zwischen einer Einlassöffnung 401 und einer Auslassöffnung 402 einstellen, um eine spezifizierte Durchflussrate in der Kühlschleife 415 herzustellen. Dementsprechend wird Wärme, die in dem Prozessor 420 in dem Speicher 421 oder in beiden erzeugt wird, von einem Einlassstrom 411 zu einem Auslassstrom 412 bei einer vorbestimmten Temperatur übertragen. Die Flussrate wird basierend auf einer Verlustleistung des Prozessors 420 und des Speichers 421 spezifiziert. In einigen Ausführungsformen wird die Durchflussrate basierend auf einer gewünschten Temperatur für die PCB 400 oder eine der darin enthaltenen Schaltungskomponenten spezifiziert.
Die Pumpe 451 kann eine erste Axialpumpe umfassen, die konfiguriert ist, um den Druckunterschied zwischen der Einlassöffnung 401 und der Auslassöffnung 402 (z. B. eine der oder beide Axialpumpen 100) zu erzeugen. Dementsprechend fließt ein Kühlfluid (z. B. Kühlfluid 150) durch eine Kühlschleife 415, die den Prozessor 420 und den Speicher 421 zumindest teilweise überlappt. In einigen Ausführungsformen der PCB 400 kann die erste Axialpumpe in der Pumpe 451 einen elektromagnetisch aktivierten Propeller enthalten, der in den Einlassstrom eingebettet ist. In einigen Ausführungsformen sind der Kühlkreislauf und einer von Prozessor 420 oder Speicher 421 auf der PCB 400 gemäß der Verlustleistung der Vorrichtung (z. B. Prozessor 420 oder Speicher 421) und einer Wärmeübertragungskapazität der Pumpe 451 angeordnet.
In einigen Ausführungsformen der PCB 400 kann die Pumpe 451 ferner eine zweite Axialpumpe enthalten, die in der Kühlschleife 415 zwischen dem Einlassstrom 411 und dem Auslassstrom 412 angeordnet ist. Dementsprechend kann die zweite Axialpumpe so konfiguriert sein, dass sie die erste Axialpumpe basierend auf dem Druckunterschied ergänzt. In einigen Ausführungsformen der PCB 400 kann die zweite Axialpumpe in Reihe oder parallel mit der ersten Axialpumpe (z. B. den Modulen 200) fluidisch gekoppelt sein und so konfiguriert sein, dass sie die erste Axialpumpe basierend auf dem gewünschten Druckunterschied zwischen dem Einlassstrom 411 ergänzt und Auslassfluss 412.
In einigen Ausführungsformen der Leiterplatte 400 ist die Steuerung 450 so konfiguriert, dass sie die Temperatur der Leiterplatte von einem Temperatursensor empfängt, der auf der Leiterplatte 400 angeordnet ist (vgl. Temperatursensor 130-1). In einigen Ausführungsformen der PCB 400 ist die Steuerung 450 zum Spezifizieren der Durchflussrate ferner konfiguriert, um eine Temperatur einer auf der Leiterplatte angeordneten Vorrichtung von einem auf der Vorrichtung angeordneten Temperatursensor (z. B. Prozessor 420, Speicher 421, Schaltungskomponenten 120) zu empfangen und Sensor 130-2).
ist ein Flussdiagramm, das Schritte in einem Verfahren 500 zum Herstellen einer Leiterplatte mit einem Pumpensystem zum Kühlen gemäß einigen Ausführungsformen darstellt. Verfahren, die mit der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, können mindestens einen, aber nicht alle der Schritte in Verfahren 500 umfassen. Ferner können Verfahren, die mit der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, einen oder mehrere der Schritte in Verfahren 500 umfassen, die in einer anderen Reihenfolge oder zeitlich überlappend oder fast gleichzeitig ausgeführt werden.
Schritt 502 umfasst das Identifizieren einer Verlustleistung einer ersten Vorrichtung, wobei die erste Schaltungskomponentenvorrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist.
Schritt 504 umfasst das Anordnen eines auf der Leiterplatte angeordneten Strömungspfads, um sich mit mindestens einem Teil der ersten Vorrichtung zu überlappen, wobei der Strömungspfad so konfiguriert ist, dass er über einen Eingangsanschluss in die Leiterplatte eintritt und die Leiterplatte über einen Ausgangsanschluss verlässt.
Schritt 506 umfasst das Bestimmen einer Durchflussrate einer Axialpumpe, um die Verlustleistung der ersten Vorrichtung durch den Ausgangsanschluss zu übertragen.
Schritt 508 umfasst das fluidische Koppeln der Axialpumpe entlang einer Strömungsachse des Strömungswegs.
Schritt 510 umfasst das Platzieren einer zweiten Vorrichtung auf der Leiterplatte basierend auf einer zweiten Verlustleistung der zweiten Vorrichtung, auf dem Ort der ersten Vorrichtung und auf dem Strömungsweg. In einigen Ausführungsformen umfasst der Schritt 510 ferner das fluidische Koppeln einer zweiten Axialpumpe entlang der Strömungsachse des Strömungswegs, um die Strömungsrate der ersten Axialpumpe basierend auf der ersten Verlustleistung und der zweiten Verlustleistung zu ergänzen. In einigen Ausführungsformen umfasst Schritt 510 ferner das Anordnen von mindestens einem Temperatursensor, der thermisch mit der ersten Vorrichtung oder der zweiten Vorrichtung gekoppelt ist.
Mehrere Variationen und Modifikationen sind möglich und stimmen mit hierin offenbarten Ausführungsformen überein. Obwohl hier bestimmte veranschaulichende Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, wird in der vorstehenden Offenbarung ein weiter Bereich von Modifikationen, Änderungen und Ersetzungen in Betracht gezogen. Während die obige Beschreibung viele Besonderheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs der Ausführungsform ausgelegt werden, sondern als Beispiele für die eine oder andere bevorzugte Ausführungsform. In einigen Fällen können einige Merkmale der vorliegenden Ausführungsform ohne eine entsprechende Verwendung der anderen Merkmale verwendet werden. Dementsprechend ist es angemessen, dass die vorstehende Beschreibung breit ausgelegt und als lediglich veranschaulichend und beispielhaft zu verstehen ist, wobei der Geist und der Umfang der Ausführungsform nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sind.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Schaltungskomponente, die Wärme abführt; und eine Kühlschleife, die thermisch mit der Schaltkreiskomponente gekoppelt ist, wobei die Kühlschleife umfasst: eine Einlassöffnung, die konfiguriert ist, um ein Kühlfluid aufzunehmen; eine erste Axialpumpe, die entlang eines Fluidströmungskanals angeordnet und konfiguriert ist, um das Kühlfluid axial durch den Fluidströmungskanal in der Kühlschleife zu bewegen; und eine Auslassöffnung, die konfiguriert ist, um das Kühlfluid aus dem Kühlkreislauf zu übertragen, wobei eine Durchflussrate der Axialpumpe gemäß einem von mehreren Parametern eingestellt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kühlkreislauf weiterhin eine Steuerung an den ersten Axialpumpe, die Steuerung so konfiguriert zum Einstellen der spezifizierten Strömungsrate entsprechend einem gewünschten Parameter gekoppelt ist, wobei der gewünschte Parameter eine Wassertemperatur aufweisen kann, eine Gerätetemperatur, Stromverbrauch, Lufttemperatur, ausgeführte Anwendung oder geplante auszuführende Anwendung.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine zweite Axialpumpe mit der ersten Axialpumpe in einem entfernbaren Modul angeordnet ist, wobei das entfernbare Modul strömungstechnisch mit dem Kühlkreislauf über ein Modul Einlass und ein Auslass - Modul gekoppelt ist, und ist elektrisch mit mit dem Gerät über einen Controller.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen zweiten entlang eines zweiten Fluidströmungskanal in den Kühlkreislauf angeordneten Axialpumpe die spezifizierte Strömungsgeschwindigkeit zu ergänzen, und wobei der zweite Fluidströmungskanal strömungstechnisch in Reihe mit dem Fluidströmungskanal gekoppelt mit der ersten Axialpumpe.
Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen zweiten entlang eines zweiten Fluidströmungskanal in den Kühlkreislauf angeordneten Axialpumpe die spezifizierte Strömungsgeschwindigkeit zu ergänzen, und wobei der zweite Fluidströmungskanal fluidisch parallel mit dem Fluidströmungskanal gekoppelt mit der ersten Axialpumpe.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungskomponente ein Knoten in einem Server - Rack ist, und das festgelegte Durchflussrate wird auf der Basis zumindest einen Parameter des Server - Rack bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Axialpumpe einen elektromagnetisch aktivierten Propeller umfasst, in den das Kühlfluid eingebettet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, das ferner einen Controller und einen Temperatursensor, wobei die Steuerung konfiguriert ist, die festgelegte Durchflussrate auf einem durch den Temperatursensor gelieferten Wert zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Wärmerohr, das thermisch mit einer zweiten Kreislaufkomponente gekoppelt ist und konfiguriert ist, um Wärme von der zweiten Kreislaufkomponente auf das Kühlfluid zu übertragen und thermisch mit dem Kühlkreislauf gekoppelt zu sein.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Axialpumpe benachbart zu einem der Einlassöffnung oder die Auslassöffnung angeordnet ist, Ausbau und Austausch zu erleichtern, wobei die Vorrichtung ferner eine zweite Axialpumpe benachbart zu einem der Einlaßöffnung oder die Auslassöffnung.
System, Folgendes umfassend: mehrere Server, die in einem Rack angeordnet sind, wobei jeder Server eine Vorrichtung mit mindestens einer Schaltungskomponente umfasst, die konfiguriert ist, um elektronische Vorgänge durchzuführen und eine Wärme abzuleiten, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Kühlschleife, die thermisch mit der Schaltkreiskomponente gekoppelt ist, wobei die Kühlschleife umfasst: eine Einlassöffnung, die konfiguriert ist, um ein Kühlfluid aufzunehmen; eine Axialpumpe, die entlang eines Fluidströmungskanals angeordnet und konfiguriert ist, um das Kühlfluid axial durch den Fluidströmungskanal in dem Kühlkreislauf mit einer Strömungsrate zu bewegen; und eine Auslassöffnung, die konfiguriert ist, um das Kühlfluid aus dem Kühlkreislauf zu entfernen, wobei die Durchflussrate gemäß einem von mehreren Parametern eingestellt wird, wobei Eine erste Axialpumpe für eine erste Vorrichtung in einem ersten Server ist konfiguriert, um mit einer ersten Durchflussrate zu arbeiten, und eine zweite Axialpumpe für einen zweiten Server ist konfiguriert, um mit einer zweiten Durchflussrate zu arbeiten.
System nach Anspruch 11, die ferner eine zweite Vorrichtung in einem zweiten Server umfasst, die zweite Einrichtung eine zweite Axialpumpe ausgebildet, die ein zweiten zu bewegen , mit einer zweiten Strömungsrate Kühlfluid in einem zweiten Kühlkreislauf
System nach Anspruch 11, wobei in der Vorrichtung, die ferner die Kühlschleife eine Steuerung an dem ersten Axialpumpe, die Steuerung so konfigurierte zum Einstellen der Durchflussmenge entsprechend einen gewünschten Parameter des Gerätes, wobei die gewünschten Parameter gekoppelt ist kann eine Wassertemperatur, eine Gerätetemperatur, einen Energieverbrauch, eine Lufttemperatur, eine ausführende Anwendung in dem Gerät oder eine Anwendung umfassen, deren Ausführung durch das Gerät geplant ist.
System nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung ferner eine zweite Axialpumpe mit der ersten Axialpumpe in einem entfernbaren Modul angeordnet umfasst, den strömungstechnisch mit dem Kühlkreislauf über ein Modul Einlass und ein Auslass - Modul gekoppelt ist, und elektrisch gekoppelt ist, mit das Gerät über einen Controller.
System nach Anspruch 11, die ferner eine zweite axiale Pumpe im Kühlkreislauf zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss angeordnet ist, konfiguriert, das zweite Axialpumpe die erste Axialpumpe basierend auf Durchflussmenge zu ergänzen.
System nach Anspruch 11, wobei die Strömungsgeschwindigkeit für jede Axialpumpe in jeder Vorrichtung für jeden Server konfiguriert ist, eine Durchflussrate durch jeden Server auf einem Stromverbrauch basiert.
System nach Anspruch 11, das weiterhin einen zentralisierten Controller, der konfiguriert ist, die erste Strömungsrate für die erste axiale Pumpe vorzusehen und die zweite Strömungsrate für den zweiten Axialpumpe.
Nach der von der Schaltungskomponente und eine Verlustwärme 18. System nach Anspruch 11, wobei die Vorrichtung eine aus einer Speicherschaltung oder einem oder mehreren Prozessoren ist, und wobei die Kühlschleife und die erste Einrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist Wärmeübertragungskapazität der Axialpumpe.
Verfahren, Folgendes umfassend: Identifizieren einer ersten Verlustleistung einer ersten Vorrichtung, wobei die erste Vorrichtung auf einer Leiterplatte angeordnet ist; Anordnen eines Strömungswegs, der auf der Leiterplatte angeordnet ist, um sich mit mindestens einem Teil der ersten Vorrichtung zu überlappen, wobei der Strömungsweg so konfiguriert ist, dass er von einem Eingangsanschluss in die Leiterplatte eintritt und die Leiterplatte von einem Ausgangsanschluss aus verlässt; Bestimmen einer Strömungsrate einer ersten Axialpumpe, um die erste Verlustleistung der ersten Vorrichtung durch den Ausgangsanschluss zu übertragen; fluidisches Koppeln der ersten Axialpumpe entlang einer Strömungsachse des Strömungswegs; und Anordnen einer zweiten Vorrichtung auf der Leiterplatte basierend auf einer zweiten Verlustleistung der zweiten Vorrichtung, auf einem Ort der ersten Vorrichtung und auf dem Strömungsweg.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner Folgendes umfasst: fluidisches Koppeln einer zweiten Axialpumpe entlang der Strömungsachse des Strömungswegs, um die Strömungsrate der ersten Axialpumpe basierend auf der ersten Verlustleistung und der zweiten Verlustleistung zu ergänzen; und Anordnen von mindestens einem Temperatursensor, der thermisch mit der ersten Vorrichtung oder mit der zweiten Vorrichtung gekoppelt ist.