KR101057234B1 - 회로 보드에 사용하기 위한 제어가능한 열 전송 매체 시스템 및 방법 - Google Patents

회로 보드에 사용하기 위한 제어가능한 열 전송 매체 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

회로 보드 컴포넌트들 사이의 열 전송을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 회로 보드 상에 탑재된 컴포넌트들을 갖는 회로 보드가 포함된다. 컴포넌트들 사이의 열 전송을 제어하기 위해 제어가능한 열 전송 매체도 제공된다.
회로 보드, 열 전송, 열 교환

Description

회로 보드에 사용하기 위한 제어가능한 열 전송 매체 시스템 및 방법{CONTROLLABLE HEAT TRANSFER MEDIUM SYSTEM AND METHOD FOR USE WITH A CIRCUIT BOARD}
본 발명은 열 교환 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로 집적 회로용의 열 교환 시스템들에 관한 것이다.
회로 보드들은 통상, 그러한 보드들 상에 탑재된 집적 회로들을 냉각시키기 위해 열 교환 시스템들을 갖춘다. 예를 들어, 마더보드는 대개, 다양한 관련 컴포넌트들(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 메모리 회로들, 그래픽 프로세서 등)을 냉각시키기 위해 그러한 열 교환 시스템을 채용한다. 그러한 열 교환 시스템들의 동작을 향상시키기 위해, 열 전송 매체(예를 들어, 열 파이프 등)는 대개, 회로 보드 컴포넌트들 및/또는 임의의 관련 열 교환기들 사이에 위치된다.
지금까지, 전술한 열 전송 매체의 사용은 본래 수동적(passive)이어서, 열 교환 매체가 회로 보드의 하나의 영역으로부터 다른 영역에 열을 무조건적으로 전송하도록 한다. 소정의 환경들에서, 이는, 원한다면, 받아들일 수 있지만, 그렇지 않다면 다른 상황들이 일어난다. 단지 예로서, 제1 집적 회로는 제2 집적 회로보다 더 많은 열을 발생시킬 수 있고, 따라서 상호접속된 열 전송 매체를 통해 그러한 열의 소실(dissipation)를 허여한다. 그러나, 제2 집적 회로가 더 낮은 온도 임계치를 갖는 경우에는, 그러한 열 전송을 원하지 않을 수 있다. 따라서, 이것 및/또는 종래 기술과 연관된 다른 이슈들을 다룰 필요성이 있다.
회로 보드 컴포넌트들 사이의 열 전송을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 회로 보드 상에 탑재된 컴포넌트들을 갖는 회로 보드가 포함된다. 또한, 컴포넌트들 사이의 열 전송을 제어하기 위해 제어가능한 열 전송 매체도 제공된다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 반송기를 갖춘 열 교환 시스템(100)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 회로 보드(102)는 다수의 탑재된 컴포넌트들(104)를 장착한다. 그러한 컴포넌트들은, 다양한 실시예들에서, 집직 회로들, 전원 서브-시스템, 및/또는 회로 보드에 탑재될 수 있는 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나의 가능한 실시예에서, 회로 보드는 예를 들어, 마더보드를 포함할 수 있다. 물 론, 회로 보드는 지원 회로(support circuit)용으로 구성된 임의의 보드, 및 상기 언급된 가능한 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
또한 도시된 바와 같이, 반송기(carrier)(106)는 회로 보드에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 도시된 바와 같이, 반송기는 실질적으로 평면 구성을 취할 수 있다. 그러나, 반송기는, 곧 명백해질 바와 같이, 열 교환기들의 결합(coupling)을 제공하는 다른 형태(form)들을 취할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
다양한 실시예들에서, 반송기와 회로 보드 사이의 전술한 결합은, 회로 보드에 접속된 반송기를 유지하는 임의의 원하는 형태들을 취할 수 있다. 일 실시예에서, 그러한 결합은, (예를 들어, 스크류 등을 통해) 회로 보드와 결합하기 위해 반송기의 하부면에 완전히 연결된 마운트들(107)(예를 들어, 포스트들(posts) 등)을 이용하여 제공될 수 있다. 물론, 그러한 결합이 상기 정의를 만족하는 다른 형태들을 취할 수 있는 다른 실시예들이 고려된다.
또한, 열 교환기들(108)은 컴포넌트들로부터 열을 전송하기 위해 반송기에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 도시된 바와 같이, 열 교환기들은 일 실시예에 따라, 반송기의 상부면에 연결된다. 그러나, 열 교환기들이 (예를 들어, 측면 등을 따라) 반송기의 다른 부분들에 연결될 수 있는 다른 실시예들도 고려된다.
본원의 내용에서, 전술된 열 교환기들은 열을 전송하는 것이 가능한 수동 및/또는 능동 열 교환기들을 포함할 수 있다. 그러한 열 교환기들의 일부 제한되지 않은 예들은, 열 싱크(heat sink), 팬(fan), 수냉식(liquid-cooled) 장치 등을 포함한다.
사용에 있어, 열 교환기들의 타입 및 그의 특정 위치선정(positioning)은, 하나 이상의 컴포넌트들로부터 열 전송을 원하는 대로 조절하는 임의의 원하는 방식으로 선택될 수 있다. 그러한 구성성(configurability)은, 회로 보드의 설계/동작 및/또는 사용자의 바램에 따를 수 있는 임의의 원하는 요소(factor)에 기초할 수 있다. 일 실시예에서, 열 교환기들은, 회로 보드 상의 다양한 컴포넌트들에 대한 열 교환기들의 재배치(replacement), 재배열(rearrangement) 및/또는 대체(substitution)를 허여하기 위해 반송기에 착탈식으로 연결될 수 있다.
이러한 설계에 의해, 반송기는, 일 실시예에서, (선택으로서) 적어도 회로 보드의 현재 모델에 대해 표준화될 수 있다. 또한, 회로 보드의 사용자들은, 어떤 타입의 열 교환기들이 사용되는지, 열 교환기들이 다양한 컴포넌트들에 대해 어떻게 위치되는지 등에 관한 융통성(flexibility)을 제공받을 수 있다.
다른 실시예에서, 열 전송 매체(110)는 열 교환기들 사이에서 열을 전송하기 위해 열 교환기들 사이에 연결될 수 있다. 본원의 내용에서, 열 전송 매체는 (예를 들어, 대응하는 열 교환기들 등을 통해) 2개 이상의 회로 보드 컴포넌트들 사이에서 열 전송이 가능한 임의의 매체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 그러한 열 전송 매체는 내부 유체(fluid)의 증발 및 응축(condensation)에 의해 열을 전송하는 디바이스를 포함할 수 있다. 그러한 열 전송 매체의 예들은, 열 파이프, 증기 챔버, 열 챔버 등을 포함할 수 있지만, 확실히 이에 한정되지 않는다.
다양한 실시예들에서, 열 전송 매체는 반송기에 통합될 수 있거나 또는 통합될 수 없다. 선택으로서, 열 전송 매체는 열 교환기들의 선택 및 위치선정에서의 다목적성(versatility)을 제공하기 위해 열 교환기들 사이에 착탈식으로 연결될 수도 있다.
그러한 실시예에서, 하나 이상의 열 전송 매체 제어기들(118)은 열 전송 매체에 연결될 수 있다. 본원의 내용에서, 열 전송 매체 제어기는, 열 전송 매체의 적어도 하나의 양태를 제어하는 것이 가능한 임의의 것일 수 있다. 예를 들어, 제어기는 열 전송 매체에서의 열의 전송을 제어하기 위해 적어도 하나의 밸브를 포함할 수 있다.
다른 선택적인 실시예에서, 센서들(120)은, 적어도 하나의 컴포넌트들로부터의 열의 전송을 제어하는데 사용하기 위해 반송기에 연결될 수 있다. 센서들이 반송기의 상부면에 연결되어 있는 것이 나타나 있지만, 센서들은 (예를 들어, 연장되는 멤버(extending member)를 통해 하부면 등에) 임의의 원하는 방식으로 반송기에 부착될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 사용에 있어, 센서들은 적어도 하나의 컴포넌트들로부터의 열의 전송을 제어할 수 있는 시스템의 임의의 양태와 관련하여 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 센서(들)은 하나 이상의 열 교환기들을 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 그러한 제어는 열 교환기(들)의 임의의 다른 양태를 활성화, 비활성화, 조절(throttling), 지향(directing) 및/또는 제어하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 센서(들)은 (예를 들어, 열 전송 매체 제어기 등을 통해) 열 전송 매체를 제어하는데 사용될 수 있다.
선택으로서, 센서들은, 일 실시예에서, 각각의 센서들과 대응하는 하나의 컴 포넌트들 사이에 고정 거리를 두고 반송기에 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 제1 센서들은, 제1 컴포넌트들로부터 제1 사전결정된(predetermined) 거리를 두고 반송기에 연결될 수 있고, 하나 이상의 제2 센서들은 제2 컴포넌트들로부터 제2 사전결정된 거리를 두고 반송기에 연결될 수 있다. 그러한 실시예에서, 반송기에 대한 센서들의 그러한 구성은, 반송기를 사용함으로써, 전술한 거리들이 존재한다고 가정할 수 있도록 표준화될 수 있다.
사용에 있어, 따라서, 그러한 고정 거리들은, 열 교환 시스템 설계자들이 그러한 센서들을 "사전-특정화(pre-characterize)" 하도록 선택적으로 허여할 수 있다. 다른 말로, (센서를 갖춘 반송기의 사용의 장점(virtue)에 의해) 센서들과 관련 컴포넌트(들) 사이의 사전결정된 거리(들)이 가정될 수 있기 때문에, 센서-컴포넌트 거리가 시스템에서 시스템까지 다를 수 있는 가능성을 수용하는 열 교환 시스템을 교정할 필요성이 반드시 있는 것은 아니다. 이 설계는 완성된 회로 보드들에 대한 센서들의 특징화를 피할 수 있다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 노스브리지(northbridge) 회로 및 사우스브리지(southbridge) 회로 주변의 외부 공기를 순환시키기 위한 열 교환 시스템(150)을 도시한다. 선택으로서, 현재 시스템은 도 1a와 관련하여 상기 기술된 임의의 특징들을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 그러나, 물론, 시스템은 임의의 원하는 환경에서 구현될 수 있다. 본 설명 동안 전술된 정의들이 적용될 수 있다는 것 또한 주목해야 한다.
도시된 바와 같이, 회로 보드(152)는 그 위에 탑재된 노스브리지 회로(154) 및 사우스브리지 회로(156)가 제공된다. 본원의 내용에서, 그러한 노스브리지 회로는 중앙 처리 유닛(158), 그래픽 프로세서 디바이스(160), 및 사우스브리지 회로간의 데이터 변환(transaction)을 처리하는 임의의 회로를 포함할 수 있다. 또한, 사우스브리지 회로는 IDE(integrated development environment) 버스 및 PCI(peripheral component interconnect) 버스(도시되지 않음)와 같은 내장(onboard) 디바이스들을 관리하는 임의의 회로를 포함할 수 있다. 노스브리지 및 사우스브리지 회로들이 본원에 기재되어 있지만, 중앙 처리 유닛과 통신하고 임의의 메모리와의 상호작용을 제어하는 다른 칩셋들이 고려된다는 것을 주목해야 한다.
도 1b를 계속 참조하면, 공기흐름 서브시스템(airflow subsystem)(162)은 노스브리지 회로 및 사우스브리지 회로 주변의 외부 공기를 순환시키기 위해 회로 보드에 연결된다. 다른 실시예들에서, 그러한 공기흐름 서브시스템 (또는 그의 임의의 부분)은 회로 보드에 고정되게 또는 추축으로(pivotally) 연결될 수 있다. 또한, 공기흐름 서브시스템은 노스브리지 회로 및/또는 사우스브리지 회로(도시되지 않음) 상에 또는 그러한 컴포넌트들 주변에 연결될 수 있다.
본원의 내용에서, 공기흐름 서브시스템은 노스브리지 회로 및 사우스브리지 회로 주변의 공기를 순환시킬 수 있는 임의의 시스템을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 공기흐름 서브시스템은 팬(fan)(163)을 포함한다. 엄밀히 선택으로서, 공기흐름 서브시스템은 추가적인 열 교환기들도 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 팬은 노스브리지 회로 및 사우스브리지 회로 상에 위치된 열 싱크(164) 에 연결될 수 있다. 그러한 열 싱크는 임의의 원하는 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 열 싱크는 노스브리지 회로 및/또는 사우스브리지 회로에 부착될 수 있고, 그리고 팬을 지원하기 위해 플랫폼(166)을 제공한다.
외부 공기로의 액세스를 제공하기 위해, 일 실시예에서, 공기흐름 서브시스템은, 팬에 외부 공기를 채널링(channeling)하기 위한 도관(conduit)(168)도 포함한다. 그러한 도관은, 다양한 실시예들에서, 구부리기 쉽거나(flexible) 또는 딱딱한(rigid) 호스(hose)를 포함한다. 엄밀히 선택으로서, 센서(도 1a 참조)는 팬을 자동적으로 활성화하는데 사용될 수 있다.
외부 공기를 순환시키는 공기흐름 서브시스템의 성능을 더 향상시키기 위해, 공기흐름 서브시스템은, (예를 들어, 도관을 통해) 추가적인 공기흐름 서브시스템(170)에 선택적으로 연결될 수 있다. 사용에 있어, 그러한 추가적인 공기흐름 서브시스템은, 전력 서브-시스템, 중앙 처리 유닛, 메모리 회로 및 그래픽 디바이스 등과 같은 (노스브리지/사우스브리지 회로 이외에) 추가적인 컴포넌트들 주변의 외부 공기를 순환시킬 수 있다. 이를 달성하기 위해, 추가적인 공기흐름 서브시스템은 팬(172)도 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 공기흐름 서브시스템은, 추가적인 공기흐름 서브시스템이 공기를 보내는(direct) 방향으로 공기를 보내는 역할을 할 수 있다. 또한, 그렇지 않으면, 노스브리지/사우스브리지 회로 주변에서 순환 가능하지 않을 수 있는 외부 공기는, 따라서, 노스브리지/사우스브리지 회로가 마더보드 상 중앙에 위치됨에도 불구하고, 이용가능할 수 있다. 이 결과, 다른 컴포넌트들 주변에서 우선 순환되 지 않는 (그리고 따라서 열화된) 적어도 일부의 외부 공기가 노스브리지 및 사우스브리지 회로들을 냉각하는데 사용될 수 있다.
도 1a-1b의 다양한 특징들이 함께 사용될 수 있거나 또는 함께 사용될 수 없다는 것도 주목해야 한다. 그러한 특징들이 통합될 수 있는 추가적인 실시예들이 지금 설명될 것이다. 다음의 정보는 예시적인 목적을 위해 설명되었지만, 임의의 방식으로 한정되는 것으로서 이해되지 않아야 한다는 것을 매우 주목해야 한다. 임의의 다음의 특징들은 설명된 다른 특징들과 함께 또는 설명된 다른 특징들 없이 선택적으로 포함될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른, 회로 보드의 컴포넌트들로부터 열을 전달하기 위한 시스템(200)을 도시한다. 선택으로서, 본 시스템은 도 1a-1b에 대해 상술된 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있거나 또는 포함할 수 없다. 그러나, 물론, 본 시스템은 임의의 원하는 환경에서 구현될 수 있다. 또한, 전술된 정의들은 본 설명 동안 적용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 회로 보드(202)는 마더보드의 형태에 포함된다. 그러한 회로 보드는 중앙 처리 유닛(204), 메모리 회로들(206)(예를 들어, DRAM 등), 관련 그래픽 카드(208) 상에 탑재된 그래픽 프로세서, 노스브리지 회로(210), 및 사우스브리지 회로(212)를 포함하는 다양한 컴포넌트들을 포함한다. 또한, 추가적인 컴포넌트들은 회로 보드에 전력을 제공하는 전력 서브-시스템(214) 및 다수의 입/출력(I/O) 디바이스들(도시되지 않음)을 인터페이싱하는 포트 인터페이스(216)를 포함할 수 있다.
상기 설명된 다양한 컴포넌트들은 전용 열 교환기를 가질 수 있거나 또는 가질 수 없다는 것을 주목해야 한다. 예를 들어, 팬(217)을 갖춘 중앙 처리 유닛이 도시된다. 또한, 도시되지 않았지만, 그래픽 프로세서도 마찬가지로, 전용 열 교환기를 갖출 수 있다.
회로 보드에 연결된 반송기(218)도 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 반송기는 단단한 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 반송기는 PCB(printed circuit board) 재료로 구성될 수 있다. 물론, 다른 재료(예를 들어, 플라스틱 등)의 사용이 고려된다.
도시된 실시예에서, 반송기는 그래픽 카드 상에 (그리고 그래픽 카드와 가능한 접촉하여) 존재하는 제1 단부(end) 및 노스브리지 회로로 종결되는 제2 단부를 갖는 제1 선형 부분(linear portion)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 선형 부분은 사우스브리지 회로 및 노스브리지 회로의 일부 상에 접촉하여 존재한다.
중앙 처리 유닛 및 관련 팬을 적어도 부분적으로 우회하는(circumnavigate) 제2 U-형상 부분(222)도 포함된다. 반송기의 제1 선형 부분 및 제2 U-형상 부분은 노스브리지 회로 상에 접촉하여 존재하는 중앙 부분(224)에 각각 완전하게 접속된다. 도시된 바와 같이, 반송기의 중앙 부분은 노스브리지 회로의 크기 및 형상과 유사한 크기 및 형상을 갖는다. 특정(specific) 반송기 구성이 도 2에 도시되지만, 반송기의 정확한 형상 및 크기는 회로 보드 및 관련 컴포넌트들의 설계의 기능에 따라 다를 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
더 도시된 바와 같이, 다수의 열 교환기들이 반송기에 연결된다. 특히, 팬(226) 형태의 공기흐름 서브시스템은 반송기의 중앙 부분에 연결된다. 사용될 수 있는 하나의 예시적인 팬은 도 4a-4b에 도시된 상이한 실시예에 대한 기재 동안 설명될 것이다.
선택으로서, 팬은 전체 시스템에 작용하는 중앙 공기흐름 서브시스템(227)에 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 중앙 공기흐름 서브시스템은 외부 공기로의 액세스를 갖고 다양한 시스템 컴포넌트들 주위의 공기를 순환시키는 역할을 한다. 팬에 그러한 외부 공기를 제공하기 위해, 중앙 공기흐름 서브시스템으로부터 팬에 공기흐름을 채널링하는데 임의의 원하는 도관(예를 들어, 파이프 등)이 사용될 수 있다. 선택으로서, 도관을 따라 임의의 원하는 위치 또는 그러한 공기흐름을 제어하기 위한 다른 장소에 벨브(229)가 위치될 수 있다.
사용에 있어서, 노스브리지 회로 및/또는 사우스브리지 회로 주변의 공기를 순환시키기 위해 팬이 적용된다. 또한, 그러한 공기는 중앙 공기흐름 서브시스템에 의해 제공된 외부 공기를 포함할 수 있거나 또는 포함할 수 없다. 다양한 실시예들에서, 임의의 수동 및/또는 자동 제어 메커니즘에 기초하여 외부 공기가 선택적으로 포함될 수 있다. 이러한 설계에 의해, 냉각기(cooler) 공기는 노스브리지 회로 및/또는 사우스브리지 회로 주변에서 순환될 수 있다.
또한, 3개의 열 싱크들(228)은 반송기의 제2 U-형상 부분의 각 부분을 따라 위치된다. 도시된 바와 같이, 그러한 열 싱크들은 바깥으로 연장된 핀(fin)들을 포함한다. 선택으로서, 평면 열 싱크(230)는 사우스브리지 회로와 접촉하여 반송 기의 제1 선형 부분 상에 탑재될 수 있다. 사용에 있어, 평면 열 싱크는 사우스브리지 회로와 노스브리지 회로 사이에 열 전달(thermal communication)을 제공하는데 사용될 수 있다.
팬 및 다양한 타입의 열 싱크들이 도 2에 도시되지만, 상이한 타입들의 열 교환기들이 반송기를 따라 상이한 위치에서 사용될 수 있다는 것을 매우 주목해야 한다. 이 결과, 결과적인 열 교환기 시스템은 설계의 모듈(modular)일 수 있고, 사용자의 바램에 기초하여 상이한 구성들을 허여할 수 있다. 그러한 모듈방식(modularity)의 조성으로, 다양한 열 교환기들을 반송기에 부착하는 결합 메커니즘이 표준화될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에서, 반송기에 열 교환기들을 부착하는데 공통 클리핑(common clipping) 메커니즘이 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 공통적으로 구성된 구멍(hole)들(예를 들어, 사각형의 4개의 구멍들 등)은 원하는 열 교환기의 부착을 허여하기 위해 반송기를 따라 상이한 위치들에 형성될 수 있다. 물론, 그러한 결합 메커니즘들은 단지 예시로서 설명되고, 무엇이든 임의의 방식으로 제한하는 것으로서 이해되어서는 안된다.
추가적인 선택으로서, 열 전송 매체는 반송기에 연결되거나 또는 반송기에 통합될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 반송기 자체는 단일 열 파이프 등을 포함할 수 있다. 물론, 열 파이프가 반송기에 부착될 수 있고, 다양한 열 교환기들이, 차례로, 열 파이프에 연결될 수 있는 다른 실시예들이 고려된다. 또한, 다른 실시예들에서, 개별적으로 분리된 열 파이프들이 열 교환기들 사이에 연결될 수 있다. 이러한 실시예에서, 그러한 분리된 열 파이프들은 반송기들에 직접 연결될 수있거나 또는 직접 연결되지 않을 수 있다. 도 3에 도시된 상이한 실시예에 대한 설명 동안 곧 명백하게 될 이유들로서, 열 교환기들 사이에서 열 전송을 제어하기 위해 열 파이프(들)을 따라 하나 이상의 벨브들이 위치될 수 있다.
상술된 컴포넌트들의 향상된 제어를 제공하기 위해, 다수의 센서들(232)이 반송기를 따라 위치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 다양한 능동 열 교환기들, 상술된 벨브들 및/또는 회로 보드의 임의의 다른 컴포넌트 중 임의의 하나를 제어하는데 그러한 센서들이 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 상이한 실시예에 대한 기재 동안 사용될 수 있는 하나의 예시적인 상호접속이 설명될 것이다.
하나의 실시예에서, 그러한 센서들은 다양한 대응하는 회로 보드 컴포넌트들로부터 고정 거리에 위치될 수 있다. 이를 달성하기 위해, 특정 회로 보드 설계 및 그의 컴포넌트들을 수용하기 위해 반송기의 구성이 표준화될 수 있다. 또한, 센서들은 반송기를 따라 사전결정된 위치들에 고정될 수 있다. 따라서, 컴포넌트들-반송기와 센서들-반송기 사이의 상호관계가 표준화되어 (알려져 있기) 때문에, 센서들과 대응하는 컴포넌트들 사이의 거리 또한 알려져 있다. 이러한 특징은, 차례로, 이전에 설명된 바와 같이, 임의의 센서 특징화(characterization)를 피하는데 영향을 줄 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른, 회로 보드의 다양한 컴포넌트들을 제어하기 위한 개략도(300)를 도시한다. 선택으로서, 본 개략도는 도 1a-2에 관해 상기 기재된 임의의 특징들을 포함할 수 있거나 또는 포함할 수 없다. 그러나, 물론, 본 시스 템은 임의의 원하는 환경에서 구현될 수 있다. 또한, 앞서 언급된 정의들은 본 설명 동안 적용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 다수의 센서들(302)이 제공된다. 그러한 센서들은 인접한 회로 보드 컴포넌트들로부터 발산하는 열의 정도를 나타내는 신호를 생성할 수 있는 임의의 온도(예를 들어, 열) 센서를 포함할 수 있다. 그러한 센서들에 대한 제한되지 않은 예들은, 온도계들, 열전대(thermocouple)들, 온도 감응 저항기들(예를 들어, 서미스터(thermistor)들 등), 이중-금속(bi-metal) 온도계들, 서모스탯(thermostat)들 등을 포함할 수 있지만, 확실히 이에 한정되지 않는다.
다수의 열 교환기들(304)이 더 제공된다. 예를 들어, 열 교환기들은 팬 및/또는 액상-냉각 장치와 같은 능동 열 교환기들을 포함할 수 있다. 곧 명확하게 될 이유로서, 제1 열 교환기는 대응하는 제1 센서를 가질 수 있고, 여기서, 제1 열 교환기 및 센서 둘 다 제1 회로 보드 컴포넌트 주위에 위치된다. 유사하게, 제2 열 교환기는 대응하는 제2 센서 등을 가질 수 있고, 여기서, 제2 열 교환기 및 센서 둘 다 제2 회로 보드 컴포넌트 주변에 위치된다.
사용에 있어, 그러한 열 교환기들은 활성화되고 비활성화될 수 있다. 다른 가능한 실시예에서, 열 교환기들은 추가적인 정밀도(granularity)(예를 들어, 연속적인 스케일을 따른, 레벨 1-10의 저-중간-고 등)를 이용하여 동작될 수 있다. 중추적인 팬들 등을 포함하는 실시예에서, 그러한 팬의 방향은 특정한 제어 방식으로 자동적으로 정렬(orient)될 수 있다.
도 3에 대해 계속 참조하면, 열 교환기들은, 열 교환기들 사이에서의 열 전 달을 허여하기 위해, 하나 이상의 열 전달 매체들(예를 들어, 열 파이프 등)을 통해 연결될 수 있다. 다른 선택으로서, 다수의 벨브들(306)은, 그러한 열 전송을 선택적으로 제어하기 위해, 열 전송 매체를 따라 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 벨브들은 열 파이프의 선택 부분에서 (사전결정된 임계치를 넘는) 증가된 열의 양을 적용하는 열 벨브를 각각 포함할 수 있다. 그러한 열의 임계치는 (예를 들어, 열 파이프를 "드라이 아웃(drying out)"으로서) 열 파이프 중단 동작(ceasing operation)을 일으킨다. 물론, 다른 기계적, 화학적 및/또는 전자기계 기반의 벨브들을 이용하는 다른 실시예들이 고려된다.
사용에 있어, 열 전송을 허여하기 위해 벨브들이 열릴 수 있고, 그러한 열 전송을 방해하기 위해 닫힐 수 있다. 다른 가능한 실시예에서, 벨브들은, 열 교환기들과 유사한, (예를 들어, 연속적인 스케일을 따른, 레벨 1-10의 저-중간-고 등) 추가적인 정밀도를 이용하여 동작될 수 있다. 또한, 다수의 벨브들은 독립적으로 제어될 수 있다.
센서들 사이에 연결된 열 교환기들 및 벨브들은, 센서들로부터 수신된 신호들의 함수로서 열 교환기들 및 벨브들을 제어하기 위한 제어 로직(308)이다. 다수의 실시예들에서, 제어 로직은 운영 시스템(예를 들어, 운영 시스템의 기본 입/출력 시스템(BIOS) 등)에 의해 관리될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어 로직은 개별적인 집적 회로 플랫폼 상에 포함될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 임의의 컴포넌트들은 회로 보드로부터 전력을 수신할 수 있거나 또는 수신할 수 없다.
사용에 대한 일 예에서, 제어 로직은 사전결정된 양보다 적거나 또는 많은 관련 컴포넌트들의 온도를 나타내는 대응하는 센서로부터의 신호에 응답하여 하나 이상의 열 교환기들을 활성화하도록 구성된다. 또한, 벨브는, 회로 보드 컴포넌트들 사이에서의 (예를 들어, 열 교환기들 등을 통해) 열 전송의 필요성에 기초하여 활성화될 수 있거나 또는 비활성화될 수 있다. 예를 들어, 제1 열 교환기와 연관된 제1 회로 보드 컴포넌트의 제1 온도가 사전결정된 임계치 너머로 상승되고, 제2 열 교환기와 연관된 제2 회로 보드 컴포넌트의 제2 온도가 다른 사전결정된 임계치 아래로 하강하는 것을 나타내는 신호를 수신할 때, 제1 열 교환기와 제2 열 교환기 사이의 벨브는 교환기 사이에서의 열 전송을 허여하도록 열릴 수 있다.
도시되지 않았지만, 도 3에 도시된 다양한 컴포넌트들이 단일 시스템으로서 함께 작동하기 위해, 추가적인 열 교환 시스템(예를 들어, 중앙 열 교환 시스템, CPU 열 교환 시스템 등)과도 인터페이스할 수 있다. 또한, 그들 사이에 하나 이상의 벨브들이 연결될 수 있어, 임의의 원하는 알고리즘에 따라 제어되는 열 전송을 허여한다.
도 4a는 일 실시예에 따른, 노스브리지 및/또는 사우스브리지 회로 주변의 공기를 순환시키기 위한 공기흐름 서브시스템(400)의 사시도이다. 선택으로서, 본 공기흐름 서브시스템은 도 1a-3의 아키텍처 및/또는 기능성의 맥락에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 팬(226)은 본 공기흐름 서브시스템의 형태를 취할 수 있다. 그러나, 물론, 본 공기흐름 서브시스템은 임의의 원하는 환경에서 구현될 수 있다. 또한, 전술된 정의들은 본 설명 동안 적용될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 본 공기흐름 서브시스템은 사우스브리지 회로 상 의 열 싱크의 제1 단부를 결합하기 위해, 다수의 마운트(mount)들(404)로 구성된 제1 단부를 갖는 실질적으로 평면 구성으로 이루어진 열 싱크(402)를 포함한다. 열 싱크는 또한, 그 위에 결합된 하우징(406)을 구비한 제2 단부를 포함한다. 일 실시예에서, 하우징은 수직 축 주위를 회전하기 위해 열 싱크의 제2 단부에 선택적으로 추축으로 연결될 수 있다. 선택으로서, 하우징은 노스브리지 회로 상에 결합되도록 마운트들을 갖출 수도 있다.
하우징은, 하부면, 상부면, 및 그 사이에 형성된 다수의 측벽들에 의해 정의된 실질적으로 입방체 구성을 취하도록 형성될 수 있다. 상부면은 위쪽으로 향하게 연장된 립(lip)으로 형성된 개구부(408)를 갖는다. 그러한 립은, 공기흐름이, 중앙 공기흐름 서브시스템으로부터 또는 외부 오리피스(orifice)로부터 본 공기흐름 서브시스템으로 나오도록 하기 위해, 도관(예를 들어, 단단하거나 또는 구부러질 수 있는 파이프)을 채용하도록 구성된다.
도 4a를 계속 참조하면, 하우징의 측벽들 중 하나는 노스브리지 회로 주변의 공기를 순환시키기 위해 팬(410)을 구비한다. 특히, 팬은, 하우징 내의 다수의 열 소실(dissipating) 핀(도시되지 않음)을 통해 하우징의 상부면 상의 개구부를 통해 공기를 끌어낼 수 있다. 도 4b는 일 실시예에 따른, 선 4b-4b에 따라 취해진 도 4a의 공기흐름 서브시스템의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전술된 핀들(412)은 사용하는 동안, 노스브리지 회로로부터 열을 끌어내기 위해, 하부(underlying) 열 싱크와 연결되도록 도시된다.
도 5는 다양한 이전 실시예들의 다양한 아키텍처 및/또는 기능성이 구현될 수 있는 예시적인 시스템(500)을 도시한다. 예를 들어, 본 실시예의 하나 이상의 컴포넌트들이 이전 도면들의 회로 보드 상에 탑재될 수 있다.
도시된 바와 같이, 통신 버스(502)에 접속되는 적어도 하나의 호스트 프로세서(501)를 포함하는 시스템이 제공된다. 시스템(500)은 주 메모리(504)를 포함할 수도 있다. 제어 로직(소프트웨어) 및 데이터가, RAM(random access memory)의 형태를 취할 수 있는 주 메모리(504)에 저장된다.
시스템은 또한, 그래픽 프로세서(506) 및 디스플레이(508), 즉 컴퓨터 모니터를 포함한다. 일 실시예에서, 그래픽 프로세서는 다수의 셰이더(shader) 모듈들, 래스터화(rasterization) 모듈 등을 포함할 수 있다. 전술한 모듈들 각각은 그래픽 처리 유닛(graphics processing unit, GPU)을 형성하기 위해 단일 반도체 플랫폼 상에 위치될 수도 있다.
본원에서, 단일 반도체 플랫폼은 단일 단위의(sole unitary) 반도체 기반의 집적 회로 또는 칩을 지칭할 수 있다. 단일 반도체 플랫폼이라는 용어는 온-칩(on-chip) 동작을 시뮬레이션하는 증가된 접속성을 갖는 다중-칩 모듈들을 지칭할 수도 있고, 종래 중앙 처리 유닛(CPU) 및 버스 구현을 이용하여 실질적인 개선들을 이룰 수 있다는 것을 주목해야 한다. 물론, 다양한 모듈들은 사용자의 바램에 따라 반도체 플랫폼들 개별적으로 또는 그들의 다양한 조합들로 위치될 수도 있다.
시스템(500)은 보조 저장소(510)도 포함한다. 보조 저장소는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브, 및/또는 플로피 디스크 드라이브, 자기 테이프 드라이브, 컴팩트 디스크 드라이브 등을 나타내는 착탈식 저장 드라이브를 포함한다. 착탈식 저장 드라이브는 공지된 방식으로 착탈가능한 저장 유닛으로부터 판독하거나 및/또는 그에 기입한다.
컴퓨터 프로그램들, 또는 컴퓨터 제어 로직 알고리즘들은, 주 메모리 및/또는 보조 저장소에 저장될 수 있다. 그러한 컴퓨터 시스템들은, 실행될 때, 시스템이 다양한 기능들을 수행할 수 있도록 한다. 메모리, 저장소 및/또는 임의의 다른 저장소는 컴퓨터-판독가능한 매체의 가능한 예들이다.
일 실시예에서, 호스트 프로세서, 그래픽 프로세서, 호스트 프로세서 및 그래픽 프로세서 둘 다의 성능의 적어도 일부일 수 있는 집적 회로(도시되지 않음), 칩셋(즉, 관련 기능들을 수행하기 위한 유닛으로서 작동하도록 설계되고 판매되는 집적 회로들의 그룹), 및/또는 다소 임의의 다른 집적 회로의 맥락에서 다양한 이전 도면들의 아키텍처들 및/또는 기능성들이 구현될 수 있다.
또한, 일반적인 컴퓨터 시스템, 회로 보드 시스템, 오락 전용의 게임 콘솔 시스템, 어플리케이션-특정 시스템, 및/또는 임의의 다른 원하는 시스템의 맥락에서 다양한 이전 도면들의 아키텍처 및/또는 기능성들이 구현될 수 있다. 예를 들어, 시스템은 데스크탑 컴퓨터, 랩-탑 컴퓨터, 및/또는 임의의 다른 타입의 로직의 형태를 취할 수 있다. 또한, 시스템은 PDA(personal digital assistant) 디바이스, 이동 전화 디바이스, 텔레비전 등을 포함하는 다양한 다른 디바이스의 형태를 취할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도시되지 않았지만, 시스템은 통신을 목적으로 네트워크(예를 들어, 전화통신 네트워크, 협대역 네트워크(local area network, LAN), 무선 네트워크, 인터넷, P2P(peer-to-peer) 네트워크, 케이블 네트워크 등과 같은 광대역 네트워크(wide area network, WAN)에 연결될 수 있다.
다양한 실시예들이 상술되었지만, 그들은 단지 예제일 뿐, 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 바람직한 실시예의 폭 및 범위는 상술된 임의의 예시적인 실시예들로 한정되지 않아야 하고, 다음의 특허청구범위들 및 그들의 균등물들에 따라서만 정의되어야 한다.
도 1a는 일 실시예에 따른, 반송기를 갖춘 열 교환 시스템을 도시한다.
도 1b는 일 실시예에 따른, 노스브리지 회로 및 사우스브리지 회로 주변의 외부 공기를 순환시키기 위한 열 교환 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른, 회로 보드의 컴포넌트들로부터의 열 전송을 위한 시스템을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른, 회로 보드의 다양한 컴포넌트들을 제어하기 위한 개념도를 도시한다.
도 4a-4b는 일 실시예에 따른, 노스브리지 및/또는 사우스브리지 회로 주변의 공기를 순화시키기 위한 공기흐름 서브시스템을 도시한다.
도 5는 다양한 이전 실시예들의 다양한 아키텍처 및/또는 기능성이 구현될 수 있는 예시적인 시스템을 도시한다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 열 교환 시스템
102: 회로 보드
104: 컴포넌트
106: 반송기
107: 마운트
108: 열 교환기
118: 열 전송 매체 제어기
120: 센서

Claims (20)

  1. 열 교환 시스템으로서,
    탑재된 컴포넌트들을 갖는 회로 보드;
    상기 컴포넌트들 사이의 열 전송을 제어하기 위한 제어가능한 열 전송 매체;
    상기 컴포넌트들에 연결된 복수의 열 교환기; 및
    상기 회로 보드에 탑재된 반송기(carrier)
    를 포함하고,
    상기 시스템은 상기 제어가능한 열 전송 매체가 상기 열 교환기들 사이에 연결되도록 동작가능하고,
    상기 제어가능한 열 전송 매체의 적어도 하나의 양태를 제어하기 위해 운영 시스템이 사용되는 열 교환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 보드는 마더보드를 포함하는 열 교환 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컴포넌트들은 전력 서브-시스템, 중앙 처리 유닛, 메모리 회로, 그래픽 프로세서, 노스브리지(northbridge) 회로 및 사우스브리지(southbridge) 회로 중 적어도 하나를 포함하는 열 교환 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환기들은 열 싱크, 팬, 및 액상-냉각 장치 중 적어도 하나를 포함하는 열 교환 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열 교환기들 중 적어도 하나를 제어하기 위해 센서가 사용되는 열 교환 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어가능한 열 전송 매체는 상기 반송기에 통합되는(integrated) 열 교환 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어가능한 열 전송 매체는 상기 반송기에 연결되는 열 교환 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어가능한 열 전송 매체는 열 파이프, 증기 챔버, 및 열 챔버 중 적어도 하나를 포함하는 열 교환 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어가능한 열 전송 매체의 적어도 하나의 양태를 제어하기 위해 사용되는 센서를 더 포함하는 열 교환 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어가능한 열 전송 매체는 열 전송을 제어하기 위해 적어도 하나의 벨브를 포함하는 열 교환 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 벨브를 제어하는데 사용하기 위한 센서를 더 포함하는 열 교환 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 벨브를 제어하기 위해 운영 시스템이 사용되는 열 교환 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 센서들 각각과 상기 컴포넌트들 중 대응하는 것 사이에서 고정 거리를 두고 복수의 상기 센서들이 반송기에 연결되는 열 교환 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시스템은 상기 센서들 각각과 상기 컴포넌트들 중 대응하는 것 사이의 고정 거리가 표준화되도록 동작가능하고, 상기 반송기를 사용함으로써, 상기 고정 거리가 존재하는 것으로 가정하도록 동작가능한 열 교환 시스템.
  15. 열 교환 방법으로서,
    탑재된 컴포넌트들을 갖는 회로 보드를 제공하는 단계;
    제어가능한 열 전송 매체를 이용하여, 상기 컴포넌트들 사이의 열 전송을 제어하는 단계; 및
    상기 회로 보드에 탑재된 반송기를 제공하는 단계
    를 포함하고,
    복수의 열 교환기가 상기 컴포넌트들에 연결되고,
    상기 제어가능한 열 전송 매체가 상기 열 교환기들 사이에 연결되고,
    상기 제어가능한 열 전송 매체의 적어도 하나의 양태를 제어하기 위해 운영 시스템이 사용되는 열 교환 방법.
  16. 열 교환 장치로서,
    회로 보드의 컴포넌트들 사이의 열 전송을 제어하기 위해 상기 회로 보드에 탑재될 수 있는, 제어가능한 열 전송 매체;
    상기 컴포넌트들에 연결된 복수의 열 교환기; 및
    상기 회로 보드에 탑재된 반송기;
    를 포함하고,
    상기 장치는 상기 제어가능한 열 전송 매체가 상기 열 교환기들 사이에 연결되도록 동작가능하고,
    상기 제어가능한 열 전송 매체는 적어도 하나의 양태를 제어하기 위해 운영 시스템이 사용되는 열 교환 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 컴포넌트들은 전력 서브-시스템, 중앙 처리 유닛, 메모리 회로, 그래픽 프로세서, 노스브리지 회로 및 사우스브리지 회로 중 적어도 하나를 포함하는 열 교환 장치.
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  19. 삭제
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