JP2015146353A - Arithmetic processing unit and information processing unit - Google Patents

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健太 森安
Kenta Moriyasu
健太 森安
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a standardized cooling method.SOLUTION: An arithmetic processing unit includes an arithmetic circuit and a cooling section. The arithmetic circuit executes arithmetic processing. The cooling section has a flow channel to flow cooling fluid through therein, is formed with an inflow opening and an outflow opening for the fluid, being led to the flow channel, and integrated with the arithmetic circuit.

Description

本発明の実施形態は、演算処理装置及び情報処理装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an arithmetic processing device and an information processing device.

近年、PC(Personal Computer)やワークステーション、サーバ等、各種情報処理装置のマザーボードに搭載されているCPU(Central Processing Unit)は、その計算力を向上させるように設計が行なわれている。このため、CPUの発熱量は、年々、増加傾向にある。   In recent years, CPUs (Central Processing Units) mounted on motherboards of various information processing apparatuses such as PCs (Personal Computers), workstations, and servers have been designed to improve their computing power. For this reason, the heat generation amount of the CPU tends to increase year by year.

一方、従来、情報処理装置に搭載されるCPUの冷却に関しては、CPUのメーカではなく、情報処理装置のメーカが担っており、例えば、各PCメーカは、PCに搭載するCPUに応じて独自に熱設計を行なっている。例えば、PCメーカは、フィンをCPUに取り付け、ファンにより空冷を行なう冷却ユニットをCPUに取り付けることで、CPUの冷却を行なっている。   On the other hand, conventionally, the cooling of the CPU mounted on the information processing apparatus is not the manufacturer of the CPU, but the manufacturer of the information processing apparatus. For example, each PC manufacturer uniquely depends on the CPU mounted on the PC. We are doing thermal design. For example, a PC manufacturer cools a CPU by attaching fins to the CPU and attaching a cooling unit that performs air cooling with a fan to the CPU.

しかし、かかる熱設計は、容易ではなく、各PCメーカは、シミュレーションによる熱解析を行なったり、場合によっては試作を繰り返したりして、最善な冷却方法を模索しているのが現状である。すなわち、現状では、情報処理装置のメーカに対して、規格化されたCPUの冷却方法を提示することができなかった。   However, such thermal design is not easy, and each PC manufacturer is currently searching for the best cooling method by performing thermal analysis by simulation or repeating trial manufacture in some cases. In other words, at present, it has been impossible to present a standardized CPU cooling method to the manufacturer of the information processing apparatus.

特開2011−138232号公報JP 2011-138232 A

本発明が解決しようとする課題は、規格化された冷却方法を提示することができる演算処理装置及び情報処理装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide an arithmetic processing device and an information processing device capable of presenting a standardized cooling method.

実施形態の演算処理装置は、演算回路と冷却部とを備える。演算回路は、演算処理を行なう。冷却部は、冷却用の流体が流動する流路を内部に有し、前記流路に対する前記流体の流入口及び流出口が取り付けられ、前記演算回路と一体化される。   The arithmetic processing apparatus according to the embodiment includes an arithmetic circuit and a cooling unit. The arithmetic circuit performs arithmetic processing. The cooling unit includes a flow path through which a cooling fluid flows, and an inlet and an outlet of the fluid with respect to the flow path are attached to be integrated with the arithmetic circuit.

図1は、本実施形態に係るCPUチップの構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a CPU chip according to the present embodiment. 図2は、本実施形態に係るCPUチップの別の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating another configuration example of the CPU chip according to the present embodiment. 図3は、冷却部内に形成されるパイプの変形例を示す図(1)である。FIG. 3 is a diagram (1) illustrating a modification of the pipe formed in the cooling unit. 図4は、冷却部内に形成されるパイプの変形例を示す図(2)である。FIG. 4 is a diagram (2) illustrating a modification of the pipe formed in the cooling unit. 図5は、本実施形態に係るCPUチップの冷却方法の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the cooling method of the CPU chip according to the present embodiment. 図6は、本実施形態に係るCPUチップを搭載した情報処理装置の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an information processing apparatus including the CPU chip according to the present embodiment.

以下、添付図面を参照して、演算処理装置の実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an arithmetic processing device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施形態)
本実施形態に係る演算処理装置は、PC(Personal Computer)やワークステーション、サーバ等、各種の情報処理装置に搭載され、情報処理装置おいて、中心的な演算処理装置として働く電子回路であるCPU(Central Processing Unit)チップである。具体的には、本実施形態に係るCPUチップは、規格化された冷却方法を提示可能とするため、以下に説明するように構成される。
(Embodiment)
The arithmetic processing device according to the present embodiment is mounted on various information processing devices such as a PC (Personal Computer), a workstation, a server, and the like, and a CPU that is an electronic circuit that functions as a central arithmetic processing device in the information processing device. (Central Processing Unit) chip. Specifically, the CPU chip according to the present embodiment is configured as described below in order to be able to present a standardized cooling method.

図1は、本実施形態に係るCPUチップの構成例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係るCPUチップ10は、CPU11と、冷却部12とを有する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a CPU chip according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 1, the CPU chip 10 according to the present embodiment includes a CPU 11 and a cooling unit 12.

CPU11は、演算処理を行なう演算回路である。すなわち、CPU11は、従来、製造販売されているCPUと同様の回路である。例えば、CPU11は、基板上に半導体素子が高密度で集積され、集積面の反対側の面にマザーボードへ接続するための複数のピンが形成されている。なお、以下で説明する構成例は、演算回路が、MPU(Micro Processing Unit)や、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の電子回路である場合でも、適用可能である。   The CPU 11 is an arithmetic circuit that performs arithmetic processing. That is, the CPU 11 is a circuit similar to a conventionally manufactured and sold CPU. For example, in the CPU 11, semiconductor elements are integrated at a high density on a substrate, and a plurality of pins for connecting to a motherboard is formed on the surface opposite to the integration surface. In the configuration example described below, the arithmetic circuit is an electronic circuit such as an MPU (Micro Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field Programmable Gate Array). Even if applicable.

そして、冷却部12は、図1に示すように、冷却用の流体が流動する流路であるパイプ121を内部に有する。パイプ121は、流体が漏洩する可能性が低い素材で形成される。例えば、パイプ121は、ステンレス製の流路である。ここで、パイプ121は、CPU11の全体が流体により冷却されるように、冷却部12の内部に形成される。例えば、図1に例示するパイプ121は、冷却部12とCPU11との接触面と平行な1断面内を縦方向に往復しながら横方向に移動する経路により、当該断面を流体が略網羅して流動するように、冷却部12の内部に形成されている。   And the cooling part 12 has the pipe 121 which is a flow path through which the fluid for cooling flows inside, as shown in FIG. The pipe 121 is formed of a material that is unlikely to leak fluid. For example, the pipe 121 is a stainless steel channel. Here, the pipe 121 is formed inside the cooling unit 12 so that the entire CPU 11 is cooled by the fluid. For example, the pipe 121 illustrated in FIG. 1 substantially covers the cross section by a path that moves in the horizontal direction while reciprocating in the vertical direction in one cross section parallel to the contact surface between the cooling unit 12 and the CPU 11. It is formed inside the cooling unit 12 so as to flow.

そして、冷却部12には、図1に示すように、パイプ121に対する流体の流入口122及び流出口123が取り付けられる。流入口122及び流出口123には、後述するタンクとCPUチップ10との接続用の配管(ホース)が取り付けられる。図1に示す流入口122及び流出口123は、冷却部12の同一側面に取り付けられる。   As shown in FIG. 1, a fluid inlet 122 and an outlet 123 for the pipe 121 are attached to the cooling unit 12. A pipe (hose) for connecting the tank and the CPU chip 10 to be described later is attached to the inflow port 122 and the outflow port 123. The inlet 122 and the outlet 123 shown in FIG. 1 are attached to the same side surface of the cooling unit 12.

以下では、上記の冷却用の流体として水が用いられる場合について説明する。なお、本実施形態は、冷却用の流体として、電気的に絶縁性の絶縁流体が用いられる場合であっても良い。   Below, the case where water is used as said cooling fluid is demonstrated. In addition, this embodiment may be a case where an electrically insulating fluid is used as the cooling fluid.

そして、本実施形態に係るCPUチップ10では、図1に示すように、冷却部12は、演算回路であるCPU11と一体化される。具体的には、冷却部12は、CPUチップ10を、CPU11に対応するソケットを用いて、汎用のCPUとしてマザーボートに取り付け可能なように、CPU11と一体化される。例えば、冷却部12は、パイプ121を内部に固定支持可能であり、流入口122及び流出口123を側面に取り付け可能であり、CPU11を包み込むように成形された筐体を用いて構成される。なお、冷却部12は、CPU11と一体成型される場合であっても良い。   In the CPU chip 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, the cooling unit 12 is integrated with the CPU 11 that is an arithmetic circuit. Specifically, the cooling unit 12 is integrated with the CPU 11 so that the CPU chip 10 can be attached to the motherboard as a general-purpose CPU using a socket corresponding to the CPU 11. For example, the cooling unit 12 can support and fix the pipe 121 inside, the inlet 122 and the outlet 123 can be attached to the side surface, and is configured using a housing that is molded so as to enclose the CPU 11. The cooling unit 12 may be integrally formed with the CPU 11.

このように、図1に例示するCPUチップ10は、パイプ121に流体(例えば、水)が流動することで冷却を行なう冷却装置としての冷却部12と、CPU10とがチップ化された演算処理装置である。   As described above, the CPU chip 10 illustrated in FIG. 1 includes an arithmetic processing unit in which the cooling unit 12 serving as a cooling device that cools when a fluid (for example, water) flows through the pipe 121 and the CPU 10 are formed into chips. It is.

ここで、本実施形態は、冷却部12が、更に、フィン、又は、ピンの少なくとも一方を内部に有する場合であっても良い。図2は、本実施形態に係るCPUチップの別の構成例を示す図である。図2に例示するCPUチップ10’は、図1を用いて説明したCPUチップ10と略同様に構成される。ただし、図2に例示するCPUチップ10’は、図1に例示するCPUチップ10とは異なり、冷却部12の内部にフィン124が取り付けられる。   Here, this embodiment may be a case where the cooling unit 12 further includes at least one of a fin and a pin inside. FIG. 2 is a diagram illustrating another configuration example of the CPU chip according to the present embodiment. The CPU chip 10 'illustrated in FIG. 2 is configured in substantially the same manner as the CPU chip 10 described with reference to FIG. However, unlike the CPU chip 10 illustrated in FIG. 1, the CPU chip 10 ′ illustrated in FIG. 2 has fins 124 attached to the inside of the cooling unit 12.

例えば、図2に示すように、CPUチップ10’の冷却部12の内部には、冷却用のパイプ121に加えて、冷却効率向上のために、5つのフィン124が取り付けられている。5つのフィン124それぞれは、図2に示すように、縦方向に往復するパイプ121の往路と復路とに挟み込まれるように、縦方向に配置されている。なお、フィン124は、冷却部12の内部に配置可能であれば、任意の数で配置可能である。また、フィン124は、冷却効率が向上可能であれば、冷却部12の内部にて、任意の方向で配置可能である。なお、本実施形態は、冷却効率向上のために、フィンのみが取り付けられる以外に、ピン上にフィンが取り付けられる場合であっても、ピンのみが取り付けられる場合であっても良い。   For example, as shown in FIG. 2, in addition to the cooling pipe 121, five fins 124 are attached inside the cooling unit 12 of the CPU chip 10 ′ in order to improve cooling efficiency. As shown in FIG. 2, each of the five fins 124 is arranged in the vertical direction so as to be sandwiched between the forward path and the return path of the pipe 121 that reciprocates in the vertical direction. The fins 124 can be arranged in any number as long as they can be arranged inside the cooling unit 12. Further, the fins 124 can be arranged in any direction inside the cooling unit 12 as long as the cooling efficiency can be improved. In addition, this embodiment may be a case where a fin is attached on a pin, or a case where only a pin is attached in order to improve cooling efficiency.

更に、冷却用のパイプは、図1及び図2に例示するパイプ121に限定されるものではない。具体的には、本実施形態に係る冷却用のパイプは、複数断面それぞれを流体が略網羅して流動するように、冷却部12の内部に形成されても良い。また、本実施形態は、冷却部12は、パイプを複数有し、各パイプに対して流入口及び流出口が取り付けられても良い。図3及び図4は、冷却部内に形成されるパイプの変形例を示す図である。   Further, the cooling pipe is not limited to the pipe 121 illustrated in FIGS. 1 and 2. Specifically, the cooling pipe according to the present embodiment may be formed inside the cooling unit 12 so that the fluid flows substantially covering each of a plurality of cross sections. In the present embodiment, the cooling unit 12 may include a plurality of pipes, and an inlet and an outlet may be attached to each pipe. 3 and 4 are diagrams showing modifications of the pipe formed in the cooling unit.

図3は、冷却部12とCPU11との接触面と平行な1段目、2段目及び3段目の3断面それぞれを縦方向に往復しながら横方向に移動する1本の経路により、各断面を流体が略網羅して流動するように、冷却部12の内部に形成されるパイプ121Aを1断面に展開した図である。実際には、図3に例示するパイプ121Aは、1段目の断面を走行する流路と2段目の断面を走行する流路との接続流路、及び、2段目の断面を走行する流路と3段目の断面を走行する流路との接続流路それぞれで折りたたまれて、冷却部12内部に収納される。   FIG. 3 shows a single path that moves in the horizontal direction while reciprocating the three sections of the first, second, and third stages parallel to the contact surface between the cooling unit 12 and the CPU 11. It is the figure which expand | deployed the pipe 121A formed in the inside of the cooling unit 12 to 1 cross section so that a fluid may flow covering the cross section substantially. In practice, the pipe 121A illustrated in FIG. 3 travels through a connection flow path between a flow path that travels through the first-stage cross section and a flow path that travels through the second-stage cross section, and a second-stage cross section. Folded in each of the connection flow paths between the flow path and the flow path running through the third-stage cross section, and stored in the cooling unit 12.

また、図4に示すパイプ121aは、1段目の断面を縦方向に往復しながら横方向に移動する経路により、この断面を流体が略網羅して流動するように、冷却部12の内部に形成される。また、図4に示すパイプ121bは、2段目の断面を縦方向に往復しながら横方向に移動する経路により、この断面を流体が略網羅して流動するように、冷却部12の内部に形成される。また、図4に示すパイプ121cは、3段目の断面を縦方向に往復しながら横方向に移動する経路により、この断面を流体が略網羅して流動するように、冷却部12の内部に形成される。そして、図4に示す場合では、パイプ121a、パイプ121b及びパイプ121cそれぞれに、流入口及び流出口が取り付けられる。   In addition, the pipe 121a shown in FIG. 4 is provided inside the cooling unit 12 so that the fluid flows substantially covering the cross section by a path that moves in the horizontal direction while reciprocating the cross section of the first stage in the vertical direction. It is formed. In addition, the pipe 121b shown in FIG. 4 is provided inside the cooling section 12 so that the fluid flows substantially covering the cross section by a path that moves in the horizontal direction while reciprocating the cross section of the second stage in the vertical direction. It is formed. In addition, the pipe 121c shown in FIG. 4 is provided inside the cooling unit 12 so that the fluid flows substantially covering the cross section through a path that moves in the horizontal direction while reciprocating the cross section of the third stage in the vertical direction. It is formed. And in the case shown in FIG. 4, an inflow port and an outflow port are attached to the pipe 121a, the pipe 121b, and the pipe 121c, respectively.

図3及び図4に示す構成例により、流体によるCPU11の冷却効果を更に向上させることができる。なお、本実施形態では、冷却用のパイプの走行経路は、CPU11の全体が流体により冷却可能であるならば、1つ又は複数の方向において、任意の段数により形成することができる。例えば、パイプ121Aは、1段目及び3段目の断面それぞれでは、縦方向に往復しながら横方向に移動する経路とし、2段目の断面は、横方向に往復しながら縦方向に移動する経路に形成される場合であっても良い。   The configuration example shown in FIGS. 3 and 4 can further improve the cooling effect of the CPU 11 by the fluid. In the present embodiment, the travel path of the cooling pipe can be formed in any number of stages in one or more directions as long as the entire CPU 11 can be cooled by the fluid. For example, the pipe 121A has a path that moves in the horizontal direction while reciprocating in the vertical direction in each of the first and third sections, and the second section moves in the vertical direction while reciprocating in the horizontal direction. It may be formed in a path.

CPUメーカは、図1〜図4に例示するCPUチップを製造することで、規格化された冷却方法を提示することができる。例えば、CPUメーカは、CPUチップ10の仕様書に、CPUチップ10のスタンダードな冷却条件を記載することができる。図5は、本実施形態に係るCPUチップの冷却方法の一例を示す図である。   The CPU manufacturer can present a standardized cooling method by manufacturing the CPU chip illustrated in FIGS. For example, the CPU manufacturer can describe the standard cooling conditions for the CPU chip 10 in the specifications of the CPU chip 10. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the cooling method of the CPU chip according to the present embodiment.

図5に示す「CPU TypeA(Finなし)」は、図1に例示するCPUチップ10を示す。また、図5に示す「CPU TypeB(Finあり)」は、図2に例示するCPUチップ10’を示す。また、図5では、水温が20℃以下の水をパイプ121内で流動させる場合の冷却条件を例示している。また、図5に示す「必要流量」は、CPUチップ10の負荷(使用率)に応じて、CPUチップ10の温度が20℃以下に冷却するために必要とされる流量を示している。   “CPU Type A (without Fin)” illustrated in FIG. 5 indicates the CPU chip 10 illustrated in FIG. Further, “CPU Type B (with Fin)” illustrated in FIG. 5 indicates the CPU chip 10 ′ illustrated in FIG. 2. In addition, FIG. 5 illustrates a cooling condition when water having a water temperature of 20 ° C. or less flows in the pipe 121. Further, the “necessary flow rate” shown in FIG. 5 indicates a flow rate required for cooling the temperature of the CPU chip 10 to 20 ° C. or less according to the load (usage rate) of the CPU chip 10.

図5では、CPUチップ10の負荷(使用率)が「25%以下」である場合の必要流量が、「x1 cc/min」であることを示している。また、図5では、「x1 cc/min」となるためには、流入口122と流出口123との圧力差を「y1 Pa」とすれば良いことを示している。   FIG. 5 shows that the required flow rate when the load (usage rate) of the CPU chip 10 is “25% or less” is “x1 cc / min”. FIG. 5 shows that the pressure difference between the inlet 122 and the outlet 123 may be “y1 Pa” in order to be “x1 cc / min”.

また、図5では、CPUチップ10の負荷(使用率)が「25%より大きく50%以下」である場合の必要流量が、「x2 cc/min」であることを示している。また、図5では、「x2 cc/min」となるためには、流入口122と流出口123との圧力差を「y2 Pa」とすれば良いことを示している。   FIG. 5 shows that the required flow rate when the load (usage rate) of the CPU chip 10 is “greater than 25% and 50% or less” is “x2 cc / min”. Further, FIG. 5 shows that the pressure difference between the inflow port 122 and the outflow port 123 may be “y2 Pa” in order to achieve “x2 cc / min”.

また、図5では、CPUチップ10の負荷(使用率)が「50%より大きく100%以下」である場合の必要流量が、「x3 cc/min」であることを示している。また、図5では、「x3 cc/min」となるためには、流入口122と流出口123との圧力差を「y3 Pa」とすれば良いことを示している。   Further, FIG. 5 shows that the required flow rate when the load (usage rate) of the CPU chip 10 is “greater than 50% and equal to or less than 100%” is “x3 cc / min”. FIG. 5 shows that the pressure difference between the inlet 122 and the outlet 123 may be “y3 Pa” in order to achieve “x3 cc / min”.

一方、図5では、CPUチップ10’の負荷(使用率)が「25%以下」である場合の必要流量が、「x4 cc/min」であることを示している。また、図5では、「x4 cc/min」となるためには、流入口122と流出口123との圧力差を「y4 Pa」とすれば良いことを示している。   On the other hand, FIG. 5 shows that the required flow rate when the load (usage rate) of the CPU chip 10 ′ is “25% or less” is “x4 cc / min”. FIG. 5 shows that the pressure difference between the inflow port 122 and the outflow port 123 may be “y4 Pa” in order to achieve “x4 cc / min”.

また、図5では、CPUチップ10’の負荷(使用率)が「25%より大きく50%以下」である場合の必要流量が「x5 cc/min」であることを示している。また、図5では、「x5 cc/min」となるためには、流入口122と流出口123との圧力差を「y5 Pa」とすれば良いことを示している。   Further, FIG. 5 shows that the required flow rate when the load (usage rate) of the CPU chip 10 ′ is “greater than 25% and 50% or less” is “x5 cc / min”. FIG. 5 shows that the pressure difference between the inflow port 122 and the outflow port 123 may be “y5 Pa” in order to achieve “x5 cc / min”.

また、図5では、CPUチップ10’の負荷(使用率)が「50%より大きく100%以下」である場合の必要流量が、「x6 cc/min」であることを示している。また、図5では、「x6 cc/min」となるためには、流入口122と流出口123との圧力差を「y6 Pa」とすれば良いことを示している。   Further, FIG. 5 shows that the required flow rate when the load (usage rate) of the CPU chip 10 ′ is “greater than 50% and equal to or less than 100%” is “x6 cc / min”. FIG. 5 shows that the pressure difference between the inflow port 122 and the outflow port 123 may be “y6 Pa” in order to achieve “x6 cc / min”.

図5に例示する冷却条件は、上述したようにCPU11と冷却部12とを一体化したチップを製造することで、CPUメーカが仕様書に記載することが可能となる。従来、CPU冷却装置は、汎用的に、様々なCPUに取り付け可能なように製造されている。このため、従来、情報処理装置メーカは、CPU冷却装置とCPUとを別々のメーカから購入し、購入したCPU冷却装置の仕様書と、購入したCPUの仕様書とに基づく複雑な熱設計を行なって、目的とする処理能力を有する情報処理装置を製造していた。   The cooling conditions illustrated in FIG. 5 can be described in the specifications by the CPU manufacturer by manufacturing a chip in which the CPU 11 and the cooling unit 12 are integrated as described above. Conventionally, the CPU cooling device is manufactured so that it can be attached to various CPUs for general purposes. For this reason, conventionally, information processing device manufacturers have purchased a CPU cooling device and a CPU from different manufacturers, and performed complex thermal design based on the specifications of the purchased CPU cooling device and the purchased CPU specifications. Thus, an information processing apparatus having a target processing capability has been manufactured.

一方、本実施形態では、CPUメーカは、CPU11と冷却部12とが一体可されたCPUチップ10やCPUチップ10’を製造することで、情報処理装置のメーカに対して、図5に例示する規格化された冷却方法を提示することができる。   On the other hand, in the present embodiment, the CPU manufacturer manufactures the CPU chip 10 and the CPU chip 10 ′ in which the CPU 11 and the cooling unit 12 are integrated, thereby illustrating the information processing apparatus manufacturer in FIG. 5. A standardized cooling method can be presented.

これにより、PC等の情報処理装置メーカは、煩雑な熱設計を行なうことなく、図5に例示する仕様書を参照して、最適な冷却方法に基づいて、情報処理装置を製造することができる。   Thereby, an information processing device manufacturer such as a PC can manufacture an information processing device based on an optimum cooling method with reference to the specification illustrated in FIG. 5 without performing complicated thermal design. .

かかる情報処理装置は、CPU11と冷却部12とが一体可されたCPUチップ10やCPUチップ10’を有する。そして、かかる情報処理装置は、更に、流入口122及び流出口123と配管(ホース)を介して接続され、CPU10の使用率に応じて、パイプ121における流体の流量を変更するポンプを有する。図6は、本実施形態に係るCPUチップを搭載した情報処理装置の構成例を示す図である。   The information processing apparatus includes a CPU chip 10 and a CPU chip 10 ′ in which the CPU 11 and the cooling unit 12 are integrated. The information processing apparatus further includes a pump that is connected to the inlet 122 and the outlet 123 via a pipe (hose) and changes the flow rate of the fluid in the pipe 121 according to the usage rate of the CPU 10. FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an information processing apparatus including the CPU chip according to the present embodiment.

図6は、本実施形態に係る情報処理装置としてのサーバを例示している。例えば、図6に示すように、CPUチップ10は、マザーボード20に取り付けられ、サーバ本体100に搭載される。ここで、図6に例示するように、サーバ本体100の側面には、流入口101と流出口102とが取り付けられている。流入口122と流入口101とは、ホースにより接続され、流出口123と流出口102とは、ホースにより接続される。   FIG. 6 illustrates a server as an information processing apparatus according to the present embodiment. For example, as shown in FIG. 6, the CPU chip 10 is attached to the motherboard 20 and mounted on the server main body 100. Here, as illustrated in FIG. 6, an inflow port 101 and an outflow port 102 are attached to the side surface of the server main body 100. The inlet 122 and the inlet 101 are connected by a hose, and the outlet 123 and the outlet 102 are connected by a hose.

そして、図6に示すように、サーバ本体100の近傍には、ポンプ200が設置される。ポンプ200は、流出口202及び流入口203が取り付けられる。流出口202と流入口101とは、ホースにより接続され、流入口203と流出口102とは、ホースにより接続される。   As shown in FIG. 6, a pump 200 is installed in the vicinity of the server main body 100. The pump 200 is provided with an outlet 202 and an inlet 203. Outflow port 202 and inflow port 101 are connected by a hose, and inflow port 203 and outflow port 102 are connected by a hose.

なお、図示しないが、ポンプ200は、水を貯蔵するタンクと、タンクに貯蔵される水の温度を20℃以下に保つクーラーと、タンクに貯蔵される水を流路内で還流させるための駆動部とを有している。   Although not shown, the pump 200 has a tank for storing water, a cooler for keeping the temperature of the water stored in the tank at 20 ° C. or less, and a drive for returning the water stored in the tank in the flow path. Part.

そして、ポンプ200は、図6に示すように、制御回路201を有する。制御回路201は、例えば、マイコンとメモリとから構成される電子回路である。このメモリには、例えば、図5に示すCPUチップ10の負荷に応じた必要流量が格納されている。制御回路201は、CPU11の使用率(負荷)を取得する。例えば、サーバ本体100には、CPUチップ10と接続され、CPU11の負荷状態を検知可能なBIOS(Basic Input/Output System)が搭載される。BIOSは、例えば、無線通信により、CPU11の使用率を制御回路201に通知する。   The pump 200 has a control circuit 201 as shown in FIG. The control circuit 201 is an electronic circuit composed of, for example, a microcomputer and a memory. In this memory, for example, a necessary flow rate corresponding to the load of the CPU chip 10 shown in FIG. 5 is stored. The control circuit 201 acquires the usage rate (load) of the CPU 11. For example, the server main body 100 is equipped with a basic input / output system (BIOS) that is connected to the CPU chip 10 and can detect the load state of the CPU 11. For example, the BIOS notifies the control circuit 201 of the usage rate of the CPU 11 by wireless communication.

そして、制御回路201は、取得した使用率に応じて、ポンプ200から流出される流体の流量を変更する制御を行なう。例えば、CPU11の使用率が45%である場合、制御回路201は、「x2 cc/min」となるように、駆動部を制御する。   And the control circuit 201 performs control which changes the flow volume of the fluid discharged | emitted from the pump 200 according to the acquired usage rate. For example, when the usage rate of the CPU 11 is 45%, the control circuit 201 controls the drive unit so as to be “x2 cc / min”.

すなわち、情報処理装置のメーカは、制御回路201に図5に例示する冷却方法に関する情報を設定するだけで、サーバ本体100に搭載されるCPUチップ10(CPU11)が常に20℃以下となるように、サーバを設計することができる。すなわち、本実施形態では、情報処理装置のメーカは、最初の熱設計における机上検討の手間を大幅に低減することができる。   That is, the manufacturer of the information processing device sets the information related to the cooling method illustrated in FIG. 5 in the control circuit 201 so that the CPU chip 10 (CPU 11) mounted on the server main body 100 is always 20 ° C. or lower. Server can be designed. In other words, in this embodiment, the manufacturer of the information processing apparatus can greatly reduce the labor of desk study in the first thermal design.

なお、本実施形態は、制御回路201は、使用率に応じて圧力差を変更制御することで、結果的に、ポンプ200から流出される流体の流量を変更する制御を行なっても良い。また、本実施形態は、BIOSに制御回路201としての機能を付加する場合であっても良い。また、本実施形態は、ポンプ200がサーバ本体100に内蔵される場合であっても良い。   In the present embodiment, the control circuit 201 may perform control to change the flow rate of the fluid flowing out from the pump 200 as a result by changing and controlling the pressure difference according to the usage rate. Further, the present embodiment may be a case where a function as the control circuit 201 is added to the BIOS. Further, the present embodiment may be a case where the pump 200 is built in the server main body 100.

また、本実施形態は、サーバ本体100に、本実施形態に係るCPUチップが複数搭載される場合であっても良い。かかる場合、各CPUチップは、ホースにより直列に接続され、ポンプ200に接続される。なお、仕様の異なる複数のCPUチップ(例えば、CPUチップ10及びCPUチップ10’)を搭載する場合、制御回路201は、最も大きい必要流量に合わせて流量を制御するよう設定されることが好適である。   Further, the present embodiment may be a case where a plurality of CPU chips according to the present embodiment are mounted on the server main body 100. In such a case, the CPU chips are connected in series by a hose and connected to the pump 200. When a plurality of CPU chips having different specifications (for example, the CPU chip 10 and the CPU chip 10 ′) are mounted, the control circuit 201 is preferably set to control the flow rate according to the largest necessary flow rate. is there.

また、本実施形態は、本実施形態に係るCPUチップが複数搭載される場合、各CPUチップに、ポンプ200が設置される場合であっても良い。また、本実施形態は、図4に例示したように、複数のパイプを有するCPUチップを用いる場合、各パイプに、ポンプ200が設置される場合であっても良い。   Moreover, this embodiment may be a case where the pump 200 is installed in each CPU chip when a plurality of CPU chips according to this embodiment are mounted. In the present embodiment, as illustrated in FIG. 4, when a CPU chip having a plurality of pipes is used, the pump 200 may be installed in each pipe.

いずれの場合であっても、従来と比較して、情報処理装置のメーカは、CPUチップの仕様書を参照して、容易に熱設計を行なうことができる。   In any case, as compared with the conventional case, the manufacturer of the information processing apparatus can easily perform the thermal design with reference to the specifications of the CPU chip.

なお、上記では、冷却部12と一体化される電子回路が演算回路である場合について説明した。しかし、本実施形態は、冷却部12と一体化される電子回路が、半導体メモリ素子等、記憶装置としての電子回路である場合でも良い。かかるメモリチップは、例えば、CPUチップと直列に接続されたうえで、情報処理装置に搭載することが可能である。   In the above description, the electronic circuit integrated with the cooling unit 12 is an arithmetic circuit. However, in the present embodiment, the electronic circuit integrated with the cooling unit 12 may be an electronic circuit as a storage device such as a semiconductor memory element. Such a memory chip can be mounted on an information processing apparatus after being connected in series with a CPU chip, for example.

以上、説明したとおり、本実施形態によれば、規格化された冷却方法を提示することができる。   As described above, according to the present embodiment, a standardized cooling method can be presented.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10 CPUチップ
11 CPU
12 冷却部
121 パイプ
122 流入口
123 流出口
10 CPU chip 11 CPU
12 Cooling part 121 Pipe 122 Inlet 123 Outlet

Claims (6)

演算処理を行なう演算回路と、
冷却用の流体が流動する流路を内部に有し、前記流路に対する前記流体の流入口及び流出口が取り付けられ、前記演算回路と一体化された冷却部と、
を備えたことを特徴とする演算処理装置。
An arithmetic circuit for performing arithmetic processing;
A cooling unit that has a flow path in which a cooling fluid flows, and in which an inflow port and an outflow port of the fluid with respect to the flow path are attached and integrated with the arithmetic circuit;
An arithmetic processing apparatus comprising:
前記冷却部は、更に、フィン、又は、ピンの少なくとも一方を内部に有することを特徴とする請求項1に記載の演算処理装置。   The arithmetic processing apparatus according to claim 1, wherein the cooling unit further includes at least one of a fin and a pin inside. 前記流路は、前記演算回路の全体が前記流体により冷却されるように、前記冷却部の内部に形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の演算処理装置。   The arithmetic processing apparatus according to claim 1, wherein the flow path is formed inside the cooling unit so that the entire arithmetic circuit is cooled by the fluid. 前記冷却部は、前記流路を複数有し、各流路に対して流入口及び流出口が取り付けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の演算処理装置。   The arithmetic processing apparatus according to claim 1, wherein the cooling unit includes a plurality of the flow paths, and an inflow port and an outflow port are attached to each flow path. 冷却用の流体が流動する流路を内部に有し、前記流路に対する前記流体の流入口及び流出口が取り付けられた冷却部が、演算処理を行なう演算回路と一体化された演算処理装置と、
前記流入口及び前記流出口と配管を介して接続され、前記演算回路の使用率に応じて、前記流路における前記流体の流量を変更するポンプと、
を備えたことを特徴とする情報処理装置。
An arithmetic processing unit having a flow path through which a cooling fluid flows, and a cooling unit to which an inlet and an outlet of the fluid are attached to the flow path are integrated with an arithmetic circuit that performs arithmetic processing; ,
A pump that is connected to the inflow port and the outflow port through a pipe and changes the flow rate of the fluid in the flow path according to the usage rate of the arithmetic circuit;
An information processing apparatus comprising:
前記演算回路の使用率を取得し、取得した使用率に応じて、前記ポンプから流出される前記流体の流量を変更する制御を行なう制御部、
を更に備えたことを特徴とする請求項5に記載の情報処理装置。
A control unit that obtains a usage rate of the arithmetic circuit and performs control to change a flow rate of the fluid flowing out of the pump according to the obtained usage rate;
The information processing apparatus according to claim 5, further comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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