KR101715406B1 - 메모리 모듈 냉각을 위해 미사용 소켓에 고정된 액체 냉각제 도관 - Google Patents

메모리 모듈 냉각을 위해 미사용 소켓에 고정된 액체 냉각제 도관 Download PDF

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하워드 빅터 마하니 주니어
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애파나 발루리
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레노보 엔터프라이즈 솔루션즈 (싱가포르) 피티이 엘티디.
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Abstract

컴퓨터 시스템에 인스톨된 메모리 모듈을 냉각시키기 위한 장치는, 제1 소켓위로 액체 냉각제 도관을 위치시키기 위해서 상기 컴퓨터 시스템의 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓안에 선택적으로 고정가능한 폼 팩터를 가지는 도관 지지 구조에 연결되는 액체 냉각제 도관을 포함한다. 열 파이프는 상기 열 도관과 상기 메모리 모듈의 표면과 직접 열 접촉하는 열 스프레더 어셈블리 사이에 직접 열 접촉을 제공한다. 상기 장치는 제2 메모리 모듈을 유사하게 냉각하기 위한 제2 열 파이프 및 제2 열 스프레더 어셈블리를 포함할 수 있다. 다른 구성에서, 상기 장치는 상기 도관의 반대 면들상의 메모리 모듈들이나 상기 도관의 같은 측면상에 있는 메모리 모듈들을 냉각할 수 있다.

Description

메모리 모듈 냉각을 위해 미사용 소켓에 고정된 액체 냉각제 도관{LIQUID COOLANT CONDUIT SECURED IN AN UNUSED SOCKET FOR MEMORY MODULE COOLING}
본 발명은 컴퓨터 시스템에 인스톨된 메모리 모듈들의 액체 냉각에 관련된 것이다.
컴퓨터 시스템들은 계속 증가되는 다수의 발열 컴포넌트들을 가지고 디자인되고 생산되어 지고 있다. 대부분의 컴퓨팅 시스템들의 제한된 발자취에서, 발열 컴포넌트들의 수의 계속되는 증가는 열 소멸 이슈에 대한 도전을 필요로한다. 만약 적절히 처리되지 않으면, 증가하는 열량이 시스템 및 컴포넌트 레벨 양쪽에 끼치는 영향을 생성하면서, 상기 컴퓨터 시스템의 구조 및 데이터 무결성(data integrity)에 피해를 줄 것이다.
대형 컴퓨터 환경내 대부분의 전자 패키지들이나 노드들은 랙내에 배치되는 샤시내에 내장되어진다. 전통적으로, 이러한 노드들은 적절한 공기 흐름을 허용하도록 상기 환경내 어딘가에 선택적으로 배치된, 공기 이동 디바이스들(예를 들어 팬이나 블라우저들)을 이용해서 강제된 공기 냉각에 의해 냉각되어졌다. 이러한 공기 이동 디바이스들은 종종 상기 샤시들 및 랙을 통해 순환하는 병행 공기 흐름 경로들을 생성함으로써, 상기 컴포넌트들로부터 뜨거운 공기를 내보내도록 디자인된다. 공기 이동 시스템들은 컴퓨터 룸 공기 컨디셔닝(CRAC) 시스템, 샤시 팬 시스템, 또는 개별노드나 노드들 그룹내 팬의 형태를 취할 수 있다.
열 생성 컴포넌트들의 밀도가 증가함에 따라, 공기 냉각 솔류션들은 점점 더 비싸지고 있다. 최근 들어서는, 고열 유량(high heat flux) 마이크로프로세서 모듈들을 냉각시키는데 관심이 집중되고 있다. 그러나, 밴드폭과 서버 출력량이 증가함에 따라, 대량의 온보드 메모리 또한 증가된 성능을 발휘할 필요가 있다. 서버들내 메모리량에 이러한 증가를 제공하기 위해서, 컴퓨터 시스템들은 표준 메모리 패키지들의 수를 증가시키는 것을 경험해 왔다(예를 들어 듀얼 인-라인 메모리 모듈들(이하에서는 DIMM들)). 게다가, 각 메모리 패키지들은 종종 열발생 및 이와 연관되어 더욱 좁은 DIMM 로우 공간과 함께, 전력 소비를 증가시킨다. 메모리 모듈들은 전체 서버 열 로드의 50% 만큼의 원인이 될 수 있다. 만약 신뢰도에 좌우되는 최대 DIMM 온도가 변경되지 않으면, 종래의 공기 냉각 서버들은 증가된 열 제거를 달성하기 위해 훨씬 큰 공기흐름을 필요로 할 것이다.
최근에, 직간접 액체 냉각이 컴퓨팅 시스템의 디자이너들에게 더욱 매력적인 선택사항이 되고 있다. 액체 냉각 구조들은 예를 들어 대형 데이터 센터들과 같은 몇몇 환경들에서는, 더 적은 에너지를 소비하는 것으로 보여지고 있다. 그러나, 현재 공기 냉각이나 액체 냉각 중 어느 하나를 사용하는 시스템은 한정된 선택사항을 제공하고, 앞으로 생성될 컴퓨터 시스템이나 서브시스템들(특히 예를 들어 DIMM들과 같은 메모리 패키지들을 냉각하는 경우)의 적당한 냉각에는 적절하지 않을 수 있다. 액체 냉각을 제공하는데 필수적인 추가 장비(예를 들어 주입 및 배출 파이프들, 도관들(conduits), 냉각판들 등)를 위해 컴퓨터 서버에 적절한 공간을 할당하는 것이 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터 시스템에 인스톨된 메모리 모듈을 냉각하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 액체 주입단 및 액체 배출단 사이에서 액체 냉각제를 순환시키도록 구성된 액체 냉각제 도관 및 상기 액체 냉각제 도관에 고정된 도관 지지 구조을 포함하되, 상기 도관 지지 구조는 상기 제1 소켓위로 상기 액체 냉각제 도관을 위치시키기 위해 상기 컴퓨터 시스템의 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓내에서 선택적으로 고정가능한 폼 팩터를 가진다. 상기 장치는 상기 액체 도관과 직접 열 접촉하는 제1 부분을 가지는 제1 열 파이프를 더 포함하는데, 상기 제1 열 파이프는 기구성된 제2 메모리 모듈 소켓과 인접한 상기 제1 열 파이프의 제2 부분과 상기 제1 열 파이프의 제2 부분과 직접 열 접촉하는 제1 열 스프레더 어셈블리를 배치하도록 상기 액체 냉각제 도관으로부터 측면으로 연장되고, 상기 제1 열 스프레더 어셈블리는 기구성된 제2 메모리 모듈 소켓에 인스톨된 제1 메모리 모듈의 제1 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제1 열 전도판을 포함한다.
도 1a 및 1b는 2개의 메모리 모듈들을 받는 마더보드상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들의 단면 및 평면도이다.
도 2a 및 2b는 2개의 메모리 모듈들 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제1 실시예를 받는 마더보드상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들의 단면 및 평면도이다.
도 3a 및 3b는 2개의 메모리 모듈들 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제2 실시예를 받는 마더보드상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들의 단면 및 평면도이다.
도 4a 및 4b는 2개의 메모리 모듈들 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제3 실시예를 받는 마더보드상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들의 단면 및 평면도이다.
도 5a 및 5b는 2개의 메모리 모듈들 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제4 실시예를 받는 마더보드상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들의 단면 및 평면도이다.
도 6a 및 6b는 2개의 메모리 모듈들 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제5 실시예를 받는 마더보드상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들의 단면 및 평면도이다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터 시스템에 인스톨된 메모리 모듈을 냉각하기 위한 장치를 제공한다. 상기 장치는 액체 주입단과 액체 배출단 사이에서 액체 냉각제를 순환시키도록 적용된 액체 냉각 도관, 그리고 상기 액체 냉각제 도관에 고정된 도관 지지 구조를 포함하는데, 여기서 상기 도관 지지 구조는, 상기 제1 소켓위로 상기 액체 냉각 도관을 위치시키기 위해, 상기 컴퓨터 시스템의 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓안에서 선택적으로 고정가능한 폼 팩터(form factor)를 가진다. 상기 장치는 상기 액체 도관과 직접 열 접촉하는 제1부분을 가지는 제1 열 파이프를 더 포함하는데, 상기 제1 열 파이프는 기구성된 제2 메모리 모듈 소켓에 인접한 제1 열 파이브의 제2부분과 상기 제1 열 파이프의 제2 부분과 직접 열 접촉하는 제1 열 스프레더 어셈블리를 배치하기(dispose) 위해 상기 액체 냉각제 도관으로부터 측면으로 연장되고, 그리고 상기 제1 열 스프레더 어셈블리는, 상기 기구성된 제2 메모리 모듈 소켓에 인스톨된 제1 메모리 모듈의 제1 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제1 열 전도판을 포함한다.
상기 장치의 다른 실시예에 따라, 상기 도관 지지 구조는 신호 반사들을 감소시키기 위해 상기 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓과 회로와의 전자 통신을 위한 복수의 전기 접점(electrical contacts)들을 포함한다. 이에 따라, 상기 도관 지지 구조는, 상기 도관을 지지하고 위치시키는 기능에 더해서 망종단 카드(terminator card)의 기능들을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 액체 도관은, 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들에 인스톨되었을 때, 상기 제1 및 제2 메모리 모듈들의 높이 위로 연장되지 않는다. 예를 들어, 많은 서버는 상기 인스톨된 메모리 모듈들과 다른 컴포넌트들이나 샤시 벽사이에 매우 작은 간격을 갖도록 디자인된다. 상기 액체 도관의 높이를 상기 인스톨된 메모리 모듈들의 높이로 제한함으로써, 상기 액체 도관은 다른 컴포넌트들이나 샤시 벽에 방해를 주지 않을 것이다. 관련된 실시예에서, 상기 제1 및 제2 열 파이프들 또한, 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들에 인스톨될때, 상기 제1 및 제2 메모리 모듈들의 높이 위로 연장되지 않는다. 선택적으로, 전체 냉각 장치가 상기 메모리 모듈들 위로 연장되지 않는다.
임의의 적절한 냉각 액체가 사용될 수 있으나, 바람직한 액체 냉각제는 물이다. 상기 냉각제는 상기 액체 냉각 도관에 공급되기 전에 냉장될 수 있으나, 상기 냉장된 냉각제의 온도는, 상기 도관의 응결로부터 수증기를 방지하기 위해서, 상기 컴퓨터 시스템 인근의 공기의 이슬점보다 적어서는 안된다. 선택적으로, 상기 냉각제는 냉장되지 않고 주위 온도에서 도관 주입부에 제공될 수 있다. 냉장되지 않은 냉각제의 사용은 냉각하는 가격을 제거할 것이고, 상기 도관상의 응결(condensation) 가능성을 감소시킬 것이다. 상기 냉각제가 냉장되건 아니건, 상기 액체 냉각제 도관의 액체 주입단은, 바람직하게는 상기 컴퓨터 시스템에 외부인 액체 냉각제 소스와 유체 전달(fluid communication)을 한다. 상기 외부의 액체 냉각제 소스는 상기 냉각제를 순환시키기 위한 추진력(motive force)을 제공해야 하고, 만약 상기 냉각제 소스가 폐쇠 루프를 구성하면, 상기 컴퓨터 시스템으로 돌아오기 전에 상기 냉각제로부터 열을 제거를 처리해야함 한다.
상기 액체 냉각제 도관은 그 어떤 단면 모양을 가질 수 있고, 상기 도관의 전체 길이를 따라 동일할 필요가 없다. 그러나, 소켓위에 이용가능한 공간에서, 사각 단면 모양이 대부분의 액체 용량을 용이하게 하고 그리고/또는 열 파이프와 접촉을 용이하게 할 것이다. 원형 도관들도 다른 적절한 선택이다.
다른 실시예에서, 본 발명의 열 스프레더 어셈블리들은 상기 제1 메모리 모듈과 제2 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제2 열 전도판을 더 포함할 수 있는데, 상기 제1 메모리 모듈의 제1 및 제2 표면들은 상기 제1 메모리 모듈의 반대측면들에 있다. 일반적으로, 상기 제1 및 제2 열 전도판들은 상기 메모리 모듈의 제1 및 제2 표면들과 전체적으로 그리고 직접 열 접촉을 하도록, 평행일 것이다. 그러나, 상기 판들은 또한 메모리 모듈을 받기 위한 공간을 열고, 상기 메모리 모듈과 직접 열 접촉을 위한 수평 위치로 돌아오기 위해 수동으로 분리되는 경첩이 달리거나 구부러지는 형태일 수도 있다.
DIMM(dual in-line memory module)은 정의된 폼 팩터를 가지는 인쇄 회로 기판(PCB)상에 마운트된 DRAM(dynamic random access memory) 직접 회로 모듈들의 시리즈들을 포함하는, 메모리 모듈의 일반적인 타입이다. 개별 DRAM 모듈들이 상기 DIMM의 인쇄 회로 기판상에 따로 위치되나, 각각의 DRAM은 공용 플레인에 높여있는 평평하고, 바깥쪽을 향하는 표면을 가지고, 이에 따라 상기 열 스프레더의 단일 열 전도판이 상기 인쇄 회로 기판의 한쪽 측면상의 각각의 DRAM과 직접 열 접촉을 할 수 있다.
상기 열 스프레더 어셈블리들은 상기 제1 열 스프레더 어셈블리의 제1 및 제2 열 전도판들 사이에서 고정된 하나 또는 그 이상의 브라켓들을 더 포함할 수 있다. 그러한 브라켓들은 상기 열 스프레더 어셈블리들에 물리적인 보강을 제공 및/또는 상기 메모리 모듈들로부터 열 파이프로 열의 전달을 개선할 수 있다. 또한, 브라켓은 상기 하나 또는 그 이상의 열 전도판들을 선택적으로 붙잡을 수 있고, 여기서 상기 브라켓은 메모리 모듈에 관한 인스톨을 위해 상기 판을 놔주고 냉각 목적으로 상기 메모리 모듈과 직접 열 접촉하는 판을 잠글 것이다.
장치들의 다른 실시예는 제2 메모리 모듈을 냉각하기 위한 제2 열 파이프 및 제2 열 스프레더 어셈블리를 포함한다. 예를 들어, 상기 장치는 상기 액체 도관과 직접 열 접촉하는 제1 부분을 가지는 제2 열 파이프를 포함할 수 있는데, 상기 제2 열 파이프는 기구성된 제3 메모리 모듈 소켓에 인접한 제2 열 파이프의 제2 부분을 배치하기 위해 상기 액체 도관으로부터 측면으로 연장된다. 그리고나서 제2 열 스프레더 어셈블리는 상기 제2 열 파이프의 제2 부분과 직접 열 접촉하도록 위치되는데, 상기 제2 열 스프레더 어셈블리는 상기 기구성된 제3 메모리 모듈 소켓에 인스톨된 제2 메모리 모듈의 제1 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제1 열 전도판을 포함한다.
상기 냉각 장치의 다른 실시예에서, 상기 제1 및 제2 열 파이프들은 상기 액체 냉각 도관으로부터 멀어지는 반대측 측면 방향들로 연장되고, 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들은 상기 액체 냉각제 도관의 반대쪽 측면들상에 위치되고, 그리고 상기 제1 및 제2 열 스프레더 어셈블리들은 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들에 인스톨된 제1 및 제2 메모리 모듈들을 냉각하도록 배치된다. 본 실시예는 두개의 메모리 모듈들사이에 비어있는 또는 사용안하는 메모리 모듈 소켓을 가지는 컴퓨터 시스템 구성에서 유용하다. 본 실시예의 장점은 하나의 액체 냉각제 도관이 상기 메모리 모듈들 그자체들 위로 필수적으로 연장함이 없이도, 다수의 메모리 모듈들(예를 들어 두개의 DIMM 카드들)을 냉각할 수 있다는 점이다.
상기 냉각 장치의 또 다른 실시예에서, 상기 제1 및 제2 열 파이프들은 상기 액체 냉각 도관으로부터 멀어지는 동일한 측면 방향으로 연장된다. 이에 따라, 제2 소캣의 제1 메모리 모듈과, 상기 액체 냉각 도관으로부터 상기 제2 소켓의 반대쪽 측면상의 제3 소켓의 제2 메모리 모듈 둘 다를 냉각하도록, 상기 액체 냉각 도관이 제1 소켓에서 지지될 수 있다. 상기 제1 및 제2 열 스프레더 어셈블리들은 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓에 인스톨된 제1 및 제2 메모리 모듈들을 냉각하도록 배치된다. 본 실시예의 선택적인 측면에서, 상기 제2 열 파이프는 상기 제1 열 스프레더 어셈블리를 접촉하지 않고 상기 제1 열 스프레더 어셈블리의 위쪽으로 연장된다.
또 다른 실시예에서, 상기 제1 열 파이프의 제1 부분은, 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓의 길이의 대부분상에서 상기 액체 냉각제 도관과 직접 열 접촉을 위해 상기 액체 냉각제 도관을 따라 길이 방향으로 연장된다. 상기 열 파이프와 상기 열 전도성 액체 냉각제 도관사이의 직접 열 접촉의 계면(interfacial) 영역의 증가는 상기 액체로의 열 전달을 증가시킬 것이다. 상기 메모리 모듈들 및 액체 도관의 너비와 더불어 상기 기구성된 메모리 모듈 소켓들의 공간은, 특정 컴퓨터 시스템이 상기 도관을 따라 상기 열 파이프를 연장하기 위한 충분한 공간을 가지고 있는지 여부에 영향을 끼칠 것이다. 또한, 제1 및 제2 열 파이프들을 가지는 실시예들은 상기 액체 냉각제 도관의 이용가능한 표면 공간을 공유해야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들은 부품시장(after-market) 제품이나 개조로서 인스톨될 수 있는 액체 냉각제 시스템을 제공하고, 이에 따라 플레이너(planar)가 공기 냉각 독자적으로나 또는 액체 냉각과 함께 사용될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 바람직하게는 상기 액체 냉각 시스템의 컴포넌트들은 다른 컴포넌트들을 위해 요구되어질 플레이너상의 공간을 차지하지 않고도, 상기 플레이너안의 기존의 공간들에 맞는다. 예를 들어, 랙안의 하나 또는 그 이상의 다른 서버들이 공기만으로 냉각되는 반면, 상기 액체 냉각 시스템은 상기 동일한 랙안에 인스톨된 하나 또는 그 이상의 서버들에 인스톨 될 수 있다.
컴퓨터 시스템들은 때때로 보다 빠른 속도에서 동작하는 DIMM을 사용하는 것이 요구되는 클러스터 타입 환경에서 이용된다. 이러한 시스템들 중 몇몇에서, 이용가능한 메모리 모듈 소켓들 모두가 사용되지는 않을 것이라는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 3개의 이용가능한 소켓들을 가지나 이러한 소켓들 중 오직 하나나 두개만이 인스톨된 DIMM을 가지는 마더보드를 가지는 것이 일반적이다. 심지어 하나의 소켓이 망종단 카드(terminator card)를 사용하더라도, 액체 냉각제 도관을 받아들이고 지지하는데 사용될 수 있는 미사용중인 메모리 모듈 소켓이 있을 것이다.
도 1a 및 1b는 마더보드(14)상의 3개의 기구성된 메모리 모듈 소켓들(12A-C)과 상기 소켓들에 인스톨된 2개의 메모리 모듈들(16)을 가지는 종래 기술의 컴퓨터 시스템(10)의 단면 및 평면도이다. 각 메모리 모듈(16)은 인쇄 회로 기판(20)의 양측면상에 집적 회로(IC) 모듈들(18)의 시리즈들을 포함한다. 표준 메모리 모듈(예를 들어 DIMM(dual in-line memory module))의 구성 및 폼 팩터들이 잘 알려져 있다. 도시된 바와 같이, 상기 소켓(12B)은 미사용중이다. 도 1b에서 자세히 설명하자면, 상기 미사용된 소켓(12B)은 표준 메모리 모듈을 받고, 고정하고 통신하도록 구성된 소켓 개구(13B)를 가지는 것으로 도시되어 있다.
도 2a 및 2b는 두개의 메모리 모듈들(16)과 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제1 실시예(30)를 받는 마더보드(14)상의 3개의 기구성된 메모리 모듈 소켓들(12A-C)의 단면 및 평면도들이다. 상기 장치(30)는 지지 구조(31)에 의해 중앙 소켓(12b) 위에 위치한 액체 냉각제 도관(32)을 포함한다. 상기 지지 구조(31)는 상기 소캣(12B)에 선택적으로 고정되어 있기 위한 폼 팩터를 포함한다. 선택적으로, 상기 폼 팩터는 표준 메모리 모듈(16)의 것과 동일하다.
또한 상기 장치는 상기 도관(32)으로부터 제1 측면 방향으로 연장되는 제1 열 파이프(34), 그리고 상기 도관(32)으로부터 제2 측면 방향(상기 제1 측면 방향과 반대)으로 연장되는 제2 열 파이프(36)를 포함한다. 선택적으로, 상기 제1 및 제2 열 파이프들(34,36)은 제1 섹션(34)과 제2 섹션(36)을 가지는 단일 열 파이프를 구성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 열 파이프들(34,36)은, 상기 메모리 모듈들(16) 중 하나로부터 열을 끌어당기는 제1 및 제2 열 스프레더 어셈블리들(40,50) 각각과 직접 열 접촉한다. 특히, 상기 열 스프레더 어셈블리들(40,50) 각각은, 열 파이프(34,36)와 직접 열 접촉하고 또한 메모리 모듈(16)의 표면과 직접 열접촉하는 열 전도판들(42, 44, 52, 54)의 쌍을 포함한다. 상기 판들의 첫번째 쌍(42,44)은 하나의 메모리 모듈(16)의 IC 모듈들(18)의 바깥쪽으로 나있는 표면들로부터 열을 끌어당기고 그리고 상기 판들의 두번째 쌍(52,54)은 다른 메모리 모듈(16)의 IC 모듈들(18)의 바깥쪽으로 나있는 표면들로부터 열을 끌어당긴다.
상기 열 파이프들(34,36)과 더불어, 상기 액체 냉각제 도관(32)의 위쪽 모서리는 상기 메모리 모듈(16)의 가장높은 지점(프린트 회로 기판(20)의 말단)위로 연장된다는 점에 유념해야 한다. 따라서, 상기 냉각 장치(30)는 상기 메모리 모듈들 위로 약간의 사용가능한 공간이 있는 컴퓨터 시스템 샤시들에서만 사용될 수 있을 것이다. 또한 도 2a에 도시된 바와 같이, 냉각 주입(공급)이나 냉각 배출(폐기) 튜브의 끝단을 고정하기 위해 상기 도관(32)의 한쪽단에 커플링(38)이 있다.
도 2b로 상세한 설명을 참조하면, 상기 액체 냉각제 도관(32)의 각 끝단에서, 커플링들의 쌍(38)은 냉각 주입 튜브(37) 및 냉각 배출 튜브(39)를 연결하는데 사용된다. 상기 열 파이프들(34, 36)은 각각의 메모리 모듈(16) 위로 연장되고 열 전도 판들 쌍과 직접 열 접촉을 한다(상기 제1 열 스프레더(40)내 판들(42,44) 및 상기 제2 열 스프레더(50)내 판들(52,54)). 상기 열 파이프들로부터 상기 도관안의 액체 냉각제로의 열전도를 증가시키기 위해서, 각각의 열 파이프(34,36)의 각 부분(33,35) 각각은 상기 도관(32)의 실질적인 전체 길이를 넘어 상기 열 냉각제 도관(32)을 따라 연장된다. 상기 열 파이프들 및 상기 도관들 사이에 접촉을 제공하기 위한 다른 구성들이 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 다른 자들에게 용이할 수 있고 본 발명의 권리범위안에 포함될 수 있다.
브라켓(46)이 열 전도판들(42,44) 사이에서 연장 및 강화를 위해 상기 제1 열 스프레드 어셈블리(40)의 각 단에 포함된다. 유사하게, 브라켓(56)은 상기 열 전도판들(52,54)사이에서 연장 및 강화를 위해 상기 제2 열 스프레더 어셈블리(50)의 각 단에 포함된다. 각 브라켓(46,56)은 바람직하게는 열 전도 물질(가장 바람직하게는 상기 열 전도판들(42, 44, 52, 54)과 동일한 물질)로 만들어진다. 선택적으로, 상기 브라켓(46)은 선택적으로 고정될 수 있고 이에 따라 하나 또는 그 이상의 판들(42, 44, 52, 54)이 메모리 모듈(16)로부터 상기 메모리 모듈(16)을 받기 위한 제1 위치로 구부러질(flexed away) 수 있고, 그리고나서 상기 판들(42,44,52,54)이 상기 메모리 모듈(16)과 직접 열 접촉하는 제2 위치에서 브라켓(46)에 의해 고정된다.
도 3a 및 3b는 2개의 메모리 모듈들(16) 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제2 실시예를 받는 마더보드(14)상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들(12A-C)의 단면 및 평면도이다. 장치(60)가 상기 메모리 모듈(16)의 위로 연장되지 않는다는 점을 제외하고는, 도 3a 및 3b의 냉각 장치는 도 2a 및 2b의 냉각 장치(30)와 유사하다. 이러한 차이점은 상기 냉각 액체 도관(62)이 더 짧고(상기 소켓(12b)으로 낮고) 상기 열 파이프들(64,66)이 상기 메모리 모듈들(16)의 위로 연장되지 않고 상기 가장 가까운 판(44,54)으로만 연장되기 때문에 성취된다. 선택적으로, 상기 제1 열 스프레더 어셈블리(40)의 열 전도판들(42,44) 및/또는 상기 제2 열 스프레더 어셈블리(50)의 열 전도판들(52,54)은 인쇄 회로 기판들(20)의 반대측면들에 인접한 가새부재들(bracing members, 68)로 보강될 수 있다.
각각의 열 스프레더 어셈블리(40,50)는 상기 열 전도판들(제1 열 스프레더 어셈블리(40)의 판들(42,44) 및 제2 열 스프레더 어셈블리(50)의 열전도판들(52,54))의 각 단에 엔드 브라켓이나 클립을 더 포함할 수 있다. 그러한 엔드 브라켓들이나 클립들은 도 3a에서는 생략되었으나, 도 3b에는 4개의 브라켓들(46)이 도시되어 있다. 상기 브라켓(46)은 열 스프레더 어셈블리내 2개의 열 전도판들 사이에서 열 전도 경로를 제공하는 제1 기능, 및/또는 각 메모리 모듈의 통합 회로 모듈들(18)의 외부 표면 공간들에 대해 판들을 바이어스(biasing)하는 제2 기능을 제공할 수 있다.
특히 도 3b에 참조된 바와 같이, 상기 열 파이프들(64,66)이 상기 열 스프레더들(40,50)의 가장 가까운 인접 측면들에서 끝나는 것으로 도시되어 있다. 상기 판들의 끝단사이에서 배치된 브라켓들(46)이 외부판들(42,52)로부터 내부 판들(44,54)로, 그리고나서 상기 열 파이프들(64,66)로 열을 전달하기 위한 경로를 제공한다는 점에 유념해야만 한다.
도 4a 및 4b는 2개의 메모리 모듈들 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제3 실시예를 받는 마더보드(14)상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들(12A-C)의 단면 및 평면도이다. 상기 소켓들(12A,12B,12C) 사이의 공간이 충분히 넓어서 이에 따라 상기 열 파이프들(74,76)은 직접적인 열 접촉과 그 사이에서의 열 교환을 위한 추가적은 공간 구역을 제공하기 위해 상기 열 스프레더(40,50) 각각을 따라서 밑으로뿐만 아니라 상기 액체 냉각제 도관(62)을 따라 밑으로 연장되기 위해 2배 이상이라는 점을 제외하고는, 도 4a 및 4b의 냉각 장치(70)는 도 3a 및 3b의 냉각 장치(60)와 유사하다. 또한 본 실시예는 상기 메모리 모듈들(16)위로 연장될 필요가 없다.
도 5a 및 5b는 2개의 메모리 모듈들(16) 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제4 실시예(80)를 받는 마더보드(14)상의 기구성된 메모리 모듈 소켓(12A-C)들의 단면 및 평면도이다. 도 5a 및 5b의 냉각 장치는 상기 메모리 모듈들(16)이 인접한 소켓들(12A,12B)에 인스톨되고 상기 액체 도관(82)이 가장 오른쪽 소켓(12C)내 지지 구조(31)에 의해 고정되므로, 다양한 장치들(30,60,70)과는 다르다. 따라서, 제1 및 제2 열 파이프들(84, 86)은 상기 액체 냉각제 도관(82)의 동일한 측면과 직접 열 접촉하는 제1 부분을 포함하고, 양 열 파이프들은 동일한 측면 방향으로 연장된다. 상기 제1 열 파이프(84)는 상기 제1 열 스프레더 어셈블리(40)와 직접 열 접촉하도록 연장되고, 상기 제2 열 파이프(86)는 상기 제2 열 스프레더 어셈블리(50)와 직접 열 접촉하도록 연장된다. 상기 열 파이프들(84,86)은 여기서 기술된 실시예들 중 어느 하나에 따르더라도 직접 열 접촉을 생성하나, 상기 제1 열 파이프(84)는 도 4a에 도시된 열 파이프(74)와 동일한 방법으로 열 전도판(44)와 접촉하도록 밑으로 연장되는 것으로 도시되었고, 그리고 상기 제2 열 파이프(86)는 도 2a에서 열 파이프(34)가 판들(42,44)에 접촉하는 것과 같은 방법으로 열 전도판들(52,54) 둘 다에 접촉하도록 연장되게 도시되어 있다. 직접 열 접촉을 위한 다른 타입이나 조합들의 구성이 유사하게 사용될 수 있다.
도 6a 및 6b는 2개의 메모리 모듈들(16) 및 상기 메모리 모듈들을 냉각하기 위한 장치의 제5 실시예를 받는 마더보드(14)상의 기구성된 메모리 모듈 소켓들(12A-C의 단면 및 평면도이다. 상기 도 6a 및 6b의 냉각 장치(80)는 열 파이프(92)가 액체 냉각 도관(62)안으로 들어간다는 점에서 도 3a 및 3b의 장치(60)와는 다르다. 도시된 바와 같이, 상기 열 파이프(92)는 도관(62)을 통해서 연장되고 그리고 바람직하게는 상기 도관(62)에서 흐르는 액체 냉각제에 의해 모든 측면들상에서 냉각된다. 상기 열 파이프(92)는 상기 도관으로부터 제1 열 스프레더 어셈블리(40)로 연장되는 제1단(94)과 상기 도관으로부터 제2 열 스프레더 어셈블리(50)로 연장되는 제2단(96)을 더 포함한다. 조립되는 동안, 대립하는 구멍들이 상기 열 파이프를 받기 위해 상기 도관의 측면들로 드릴되거나 절개될 수 있다. 그리고나서 상기 열 파이프는 예를 들어 용접, 개스킷들 또는 플라스틱을 이용해서 제자리에 밀폐될 수 있다.
열 파이프는 예를 들어 금속과 같은 열 전도성 물질로 만들어지고, 위상 전이들(phase transitions)을 통해 상기 열 파이프 챔버안에서 열을 전달하기 위해 그들 자신의 내부 유동(internal fluid)(즉, 뜨거운 표면에서의 증발과 차가운 표면에서의 응결)을 포함한다는 점이 이해되어져야 한다. 따라서, 상기 열 파이프와 액체 도관사이에서 유체 전달이 없다. 그보다는, 열이 상기 열 파이프의 외부 표면으로부터 상기 액체 냉각제로 전도성으로 전달된다.
상기 열 전도판들, 브라켓들, 도관들 등등은 바람직하게는 금속(예를 들어 구리나 알루미늄)을 포함하나, 또한 메모리 모듈과 직접 열 접촉을 위한 다른 물질들도 포함할 수 있다. 추가적인 선택사항으로, 일정량의 치수공차(imensional tolerance)를 제공하기 위해, 열 전도 및 탄성 압축 열 인터페이스 패드들이 상기 열 스프레더 판들 및 상기 메모리 모듈들 사이에 배치될 수 있다. 상기 열 인터페이스 패드용으로 적절한 물질들로는 예를 들어 T-PUTTY (Laird Technologies사로부터 구매가능), TP-2100 thermal pad (미시간, 미드랜드의 Dow Corning사로부터 구매가능), 그리고 SIL-PAD 900S(미네소타, 챈하센의 Bergquist사로부터 구매가능)를 포함한다.
여기서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하려는 목적이지 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 여기서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "한", "하나" 및 "상기"는 본 구문에서 별도로 명확하게 나타내지 않는 이상 복수의 형태들도 포함하려는 의도이다. 용어 "포함" 및/또는 "포함하는"은 본 상세한 설명에서 사용될 때, 표시된 특징들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 컴포넌트들 및/또는 그룹들의 존재를 나열하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 컴포넌트들, 그룹들 및/또는 이들의 그룹들의 존재를 제한하는 것은 아니다. 상기 용어들 "바람직하게", "바람직한", "선호되는", "선택적으로", "할 수 있는" 및 유사한 용어들은 아이템, 조건 또는 참조되는 단계들이 본 발명의 선택적(필수가 아님)인 특징이라는 것을 나타내기 위해 사용된다.
이하의 청구항들의 기능식 요소들의 대응하는 구조들, 물질들, 동작들 및 균등물들은 별도로 청구된 것과 같은 다른 청구된 요소들과 조합으로 기능을 수행하기 위한 구조, 물질, 또는 동작을 포함하려는 의도이다. 본 발명의 상세한 설명은 도시 및 설명을 위한 목적으로 개시되어 있으며, 개시된 형태로 본 발명을 한정하거나 제한하려는 목적은 아니다. 많은 수정 및 변형들은 본 발명의 권리범위나 사상으로부터 벗어남이 없이도 본 기술분야의 통상의 기술을 가진 자들에게 용이할 것이다. 실시예는 본 발명의 사상이나 응용 애플리케이션을 가장 잘 설명하고, 그리고 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 다른 사람들이 특정 응용예에 적합하도록 다양한 변형으로 다양한 실시예들에 대해 본 발명을 이해할 수 있게 하려는 목적으로 선택되고 기술되어 있다.

Claims (16)

  1. 컴퓨터 시스템 내 인스톨된 메모리 모듈을 냉각하기 위한 장치에 있어서,
    액체 주입단 및 액체 배출단 사이에서 액체 냉각제를 순환시키도록 구성된 액체 냉각제 도관(liquid coolant conduit);
    상기 액체 냉각제 도관에 고정된 도관 지지 구조―상기 액체 냉각제 도관에 고정된 도관 지지 구조는 제1 소켓 위로 상기 액체 냉각제 도관을 위치시키기 위해 상기 컴퓨터 시스템의 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓 내에서 선택적으로 고정가능한 폼 팩터(form factor)를 가짐―;
    상기 액체 냉각제 도관과 직접 열접촉하는 제1 부분을 가지는 제1 열 파이프―상기 제1 열 파이프는 기구성된 제2 메모리 모듈 소켓에 인접한 상기 제1 열 파이프의 제2 부분을 배치하기(dispose) 위해 상기 액체 냉각제 도관으로부터 측면으로 연장됨―; 및
    상기 제1 열 파이프의 제2 부분과 직접 열접촉하는 제1 열 스프레더 어셈블리―상기 제1 열 스프레더 어셈블리는 기구성된 제2 메모리 모듈 소켓에 인스톨된 제1 메모리 모듈의 제1 표면과 직접 열접촉하도록 배치된 제1 열 전도판을 포함함―를 포함하는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열 스프레더 어셈블리는
    상기 제1 메모리 모듈의 제2 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제2 열 전도판을 더 포함하되,
    상기 제1 메모리 모듈의 제1 및 제2 표면들은 상기 제1 메모리 모듈의 반대 면들상에 있는
    장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액체 냉각제 도관과 직접 열 접촉하는 제1 부분을 가지는 제2 열 파이프―상기 제2 열 파이프는 기구성된 제3 메모리 모듈 소켓과 인접한 상기 제2 열 파이프의 제2 부분을 배치하기 위해, 상기 액체 냉각제 도관으로부터 측면으로 연장됨―; 및
    상기 제2 열 파이프의 상기 제2 부분과 직접 열 접촉하는 제2 열 스프레더 어셈블리―상기 제2 열 스프레더 어셈블리는 상기 기구성된 제3 메모리 모듈 소켓에 인스톨된 제2 메모리 모듈의 제1 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제1 열 전도판을 포함함―를 더 포함하는
    장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 열 스프레더 어셈블리는 상기 제2 메모리 모듈의 제2 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제2 열 전도판을 더 포함하고,
    상기 제2 메모리 모듈의 제1 및 제2 표면들은 상기 제2 메모리 모듈의 반대 면들상에 있는
    장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 열 스프레더 어셈블리는 상기 제1 메모리 모듈의 제2 표면과 직접 열 접촉하도록 배치된 제2 열 전도판을 더 포함하고,
    상기 제1 메모리 모듈의 제1 및 제2 표면들은 상기 제1 메모리 모듈의 반대면들상에 있는
    장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 열 파이프들은 상기 액체 냉각제 도관으로부터 멀어지는 반대 측면 방향들로 연장되고,
    기구성된 상기 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들은 상기 액체 냉각제 도관의 반대 측면들상에 위치하고, 그리고
    상기 제1 및 제2 열 스프레더 어셈블리들은 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소캣들에 인스톨된 제1 및 제2 메모리 모듈들을 냉각하도록 배치되는
    장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 열 파이프의 제1 부분은, 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓의 길이 부분 위로 상기 액체 냉각제 도관과 직접 열 접촉하도록, 상기 액체 냉각제 도관을 따라 길이방향으로(longitudinally) 연장되는
    장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 열 파이프들은 상기 액체 냉각제 도관으로부터 멀어지는 동일한 측면 방향으로 연장되고,
    상기 기구성된 제3 메모리 모듈 소켓은 상기 액체 냉각제 도관으로부터 상기 기구성된 제2 메모리 모듈 소켓의 반대면상에 위치하고, 그리고
    상기 제1 및 제2 열 스프레더 어셈블리들은 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들에 인스톨된 제1 및 제2 메모리 모듈들을 냉각하도록 배치되는
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 열 파이프는 상기 제1 열 스프레더 어셈블리와 접촉하지 않고, 상기 제1 열 스프레더 어셈블리의 위로 연장되는
    장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 도관 지지 구조는 신호 반사(signal reflections)를 감소시키도록 상기 기구성된 제1 메모리 모듈 소켓 및 회로와의 전자 통신을 위한 복수의 전기 접점들(electrical contacts)을 포함하는
    장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 액체 냉각제 도관은 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들에 인스톨될 때 상기 제1 및 제2 메모리 모듈들의 높이 위로 연장되지 않는
    장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 열 파이프들은 상기 기구성된 제2 및 제3 메모리 모듈 소켓들에 인스톨될 때 제1 및 제2 메모리 모듈의 높이 위로 연장되지 않는
    장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 액체 냉각제는 물인
    장치.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 액체 냉각제 도관의 액체 주입단은 상기 컴퓨터 시스템의 외부인 액체 냉각 소스와 유체 전달중인(fluid communication)
    장치.
  16. 제3항에 있어서,
    상기 제1 열 스프레더 어셈블리는 상기 제1 열 스프레더 어셈블리의 제1 및 제2 열 전도판들 사이에 고정된 하나 또는 그 이상의 브라켓(bracket)들을 더 포함하고,
    상기 제2 열 스프레더 어셈블리는 상기 제2 열 스프레더 어셈블리의 제1 및 제2 열 전도판들 사이에 고정된 하나 또는 그 이상의 브라켓들을 더 포함하는
    장치.
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