TWM617186U - 伺服器及伺服系統 - Google Patents

Abstract

本文提出一種伺服器，伺服器包括一伺服器機箱，伺服器機箱具有用以供進入伺服器機箱的一內容置部的一前窗以及在內容置部內的一塢接站。伺服器更包括透過一耦接元件耦接於塢接站的一PCIe模組。PCIe模組在一塢接位置自內容置部向外地突出通過前窗。PCIe模組係可移動至數個解塢接位置同時維持耦接於塢接站。

Description

伺服器及伺服系統

本揭露是有關於一種伺服器，其具有可動地耦接於一伺服器機箱的一周邊部件互連介面PCIe(Peripheral Component Interconnect express)模組。此PCIe模組係可移動於多個位置同時維持耦接於所述伺服器機箱並係可移動至一塢接位置，PCIe模組於所述塢接位置自所述伺服器機箱向外地突出。

伺服器是專用的電腦系統(computer system)，其包括使用伺服器機箱(server chassis)集成到單一單元中的眾多電子元件。常見的所有伺服器具有主機板的某些形式，主機板包括中央處理單元(central processing unit，CPU)、記憶體裝置插槽(例如DDR3、DDR4、DRAM)、PCIe插槽及與其他部件(例如硬碟驅動器、電源及周邊設備)的連接器(例如USB埠、LAN和其它I/O埠)。與「摩爾定律」一致的趨勢是：在伺服器中使用更小且更密集的裝置。此允許在伺服器中包含更多裝置，同時增加了運算能力與記憶體，然不會增加伺服器的佔用(footprint)。

由於伺服器中裝置數量的增加，使功率密度增加。伺服器中的熱也會增加，因此需要更加積極的散熱。加劇的因素是伺服器中裝置數量的增加限制了冷卻空氣朝向裝置之流動。

因此，為了維持最佳溫度，風扇、通氣管道、散熱器等將結合於機箱設計中。舉例來說，第1圖繪示具有一機箱102的一現有伺服器100。機箱102具有以虛線表示的一前窗104以及位於前窗104中的PCIe模組106。通氣孔108與機箱通氣孔110亦示出。通氣孔108與機箱通氣孔110允許空氣進入機箱內部，從而冷卻機箱中的部件。然而，PCIe模組106僅呈現一小的表面區域以用於定位可引入外部空氣的通氣孔108。此外，機箱通氣孔110中的一些(例如通氣孔110a)可由機箱中部分的PCIe模組106局部地阻擋。

因此，亟需有效的且可適應伺服器中不斷增加的密度與數量之設備的一種新冷卻解決方案，其為本揭露之目的。

術語實施例和類似術語旨在廣義地意指本揭露和後文的申請專利範圍的所有主題。應當理解，含有此些術語之陳述不應限制本文所述之主題或限制後文的申請專利範圍的含義或範圍。本文所涵蓋之本揭露實施例由後文的申請專利範圍所限定，而非此處新型內容。本處新型內容是本揭露之各方面的上位概述，並介紹一些將在如後的具體實施方式進一步描述的概念。本處新型內容並非旨在確立所要求保護之主題的關鍵或必要的特徵。本處新型內容也不旨在獨自地用於確立所要求保護之主題的範圍。所要求保護之主題應當參考本揭 露的整份說明書、任一或所有的附圖以及各權利要求之適當部分來理解。

本揭露之第一實施方式為一種伺服器，其包括一伺服器機箱，伺服器機箱具有一前窗以供進入伺服器機箱的一內容置部。伺服器機箱於內容置部內具有一塢接站。伺服器更包括透過一耦接元件耦接於塢接站的一PCIe模組。PCIe模組在一塢接位置自內容置部向外地突出通過前窗。PCIe模組係可移動至數個解塢接位置且同時維持耦接於塢接站。選擇性地，耦接元件包含一彈性元件，此彈性元件用以將PCIe模組自任一解塢接位置復回至塢接位置。舉例來說，彈性元件為一彈簧。

在伺服器的一些實施方式中，PCIe模組係可自塢接位置移動至其一解塢接位置，PCIe模組於解塢接位置自前窗突出之程度低於PCIe模組於塢接位置突出之程度。選擇性地，當PCIe模組位在塢接位置時之流動通過伺服器機箱的一冷卻氣流入至內容置部的流速高於當PCIe模組位在解塢接位置時之流動通過伺服器機箱的冷卻氣流入至內容置部的流速。選擇性地，當PCIe模組位在塢接位置時之冷卻空氣的流速高出1%~50%。

選擇性地，PCIe模組包含一轉接板和一轉接托架，此轉接板和轉接托架用以固持一或多個PCIe卡。選擇性地，轉接板包含一前部，此前部具有供空氣流至內容置部的數個通氣孔，其中當PCIe模組位在塢接位置時。前部和此些通氣孔係位於內容 置部外。當PCIe模組位在解塢接位置時，前部的至少一部分和通氣孔的至少一部分係位於內容置部內。

選擇性地，耦接元件包括一銷以及一支撐件。銷的一第一端安裝於塢接站的一表面。銷的一第二端插入至支撐件所提供的一槽。支撐件安裝於轉接托架的一側壁。一彈簧位於所述槽內並用以提供抵靠銷和支撐件的一恢復力。此恢復力提供與將PCIe模組自塢接位置移動至解塢接位置的一解塢接力相反的一反力。當PCIe模組位在解塢接位置，恢復力可將PCIe模組自解塢接位置移動至塢接位置。

在其他的實施方式，伺服器更包括位於內容置部的一主機板滑具。此主機板滑具的一前部包括PCIe模組耦接於塢接站的一部分。選擇性地，伺服器，內容置部中更包含一可動內部電纜。可動內部電纜將PCIe模組連接至主機板滑具，可動內部電纜具有至少與塢接位置和解塢接位置相對應的一可動範圍。選擇性地，一外部電纜連接於位於主機板滑具內的一電連接器，電連接器在前窗附近。外部電纜用以連接於一伺服器開關，且PCIe模組係相對於外部電纜可動。

本揭露之第二實施方式為一種伺服系統，其包括數個在一伺服器機架的伺服器以及一伺服器開關。各伺服器包含一伺服器機箱，伺服器機箱具有一前窗以供進入伺服器機箱的一內容置部。伺服器機箱於內容置部內具有一塢接站。一電連接器，位於前窗附近且不可動地耦接於伺服器機箱。伺服器更包括透過一耦接元件耦接於塢接站的一PCIe模組。PCIe模組在一塢接位置 自內容置部向外地突出通過前窗。PCIe模組係可移動至數個解塢接位置且同時維持耦接於塢接站。伺服系統更包括數個外部電纜。各外部電纜連接於所述些伺服器的電連接器的不同者。所有的外部電纜均連接於伺服器開關。各外部電纜連接於各伺服器的電連接器及連接於伺服器開關。

選擇性地，伺服器各者係堆疊於伺服器機架中，且其前窗係共平面。選擇性地，各PCIe模組係可獨立移動。此外，各PCIe模組可相對於其對應的電連接器移動。

以上新型內容並不旨在代表本揭露的各實施例或各方面。反而，前述新型內容僅提供一些於此闡述的新穎層面和特徵的範例。當結合附圖和所附申請專利範圍時，本揭露的上述特徵和優點以及其他特徵和優點將顯見於如下對代表性實施例和用以實現本揭露態樣的詳細說明中。

100:伺服器

102:機箱

104:前窗

106:PCIe模組

108:通氣孔

110:機箱通氣孔

110a:通氣孔

200:伺服器

202:伺服器機箱

204:前窗

206:PCIe模組

208:通氣孔

210:前部

212:前板

214:頂板

216:通氣孔

300:內容置部

302:塢接站

304:空間

306:散熱器

307:可動內部電纜

308:箭頭

310:動態隨機存取儲存器

311:電連接器

312:主機板滑具

314:前部

316:風扇

318:冷卻氣流

400:解塢接位置

402:塢接位置

404:箭頭

500:PCIe轉接托架

502:轉接板

503:PCIe卡

504:支撐件

506:緊固件

507:槽

508:銷

509:側壁

510:第一端

511:方向

512:第二端

513:表面

604:彈簧

700:外部電纜

702:電連接器

704:第二連接器

706:人手

708:外部電纜

800:伺服系統

802:伺服器開關

804:伺服器機架

806:電連接器

808:外部電纜

為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下，其中：第1圖示出一現有技術的伺服器；第2圖為依據一些實施方式的伺服器之透視圖；第3圖為第2圖所示的伺服器之另一透視圖；第4圖為第2圖所示的伺服器之二側視圖；第5A圖示出依據一些實施方式的PCIe模組；第5B圖示出第5A圖所述的PCIe模組置入一塢接位置； 第5C圖示出位於塢接位置的PCIe模組；第6A圖為依據一些實施方式的一耦接元件之第一視圖；第6B圖為第6A圖所示的耦接元件之第二視圖；第7圖示出依據一些實施方式的彼此堆疊於上的二伺服器200；第8A圖為依據一些實施方式的一伺服系統之側視示意圖；以及第8B圖為第8A圖所示的伺服系統之第二側視示意圖。

本揭露可理解為各種不同的變化與替代形式。一些代表性實施例已藉由多個附圖之示例來展現，且將於此處詳細描述之。然而，應理解的是，本揭露並不侷限於所揭露之特定形式。更確切地說，本揭露之精神與範圍以隨附之申請專利範圍加以定義，本揭露自當涵蓋落在本揭露之精神與範圍內的所有變化、同等物與替代物。

本揭露可許多不同形式實施。代表性實施例於圖式中繪示出並將於此處詳細描述。本文是本揭露原理之示例或說明，目的並非用以於將本揭露的廣泛層面限制於所示的實施例。在此程度上，所揭露之元件和限制，例如在摘要、新型內容和具體實施方式的部分中揭露但未在申請專利範圍明確闡述的，應不意味或經推斷而單獨地或共同地併入申請專利範圍中。為了詳細說明，除非特別聲明，否則單數(singular)包括複數(plural)，反之亦然。 並且「包括」一詞代表「包括但不限於此」。此外，近似的詞語，舉例如「大約(about)」、「幾乎(almost)」、「實質上(substantially)」、「近似(approximately)」等，在本文中可用於表示「於(at)」、「接近(near)」、「接近於(near at)」或「在3~5%內」、或「在可接受的製造公差範圍內」、或其上述任何合乎邏輯之組合。

本揭露係著重在伺服器和用於冷卻伺服器之方案。伺服器包括自伺服器突出的一PCIe模組。此允許增加進入伺服器的空氣，且更在伺服器中提供空間以使空氣流動並冷卻其中的各項部件。然而，自伺服器突出的模組有時難以接近伺服器機箱的前部。尤其在將複數伺服器堆疊在一伺服器機架中的情況下更是如此。因此，將PCIe模組設置成可移動以助於進入機箱前部。

第2圖為依據一些實施方式的伺服器200之透視圖。伺服器200包括具有前窗204的伺服器機箱202，類似於現有技術中的伺服器100(第1圖所示)的前窗104。PCIe模組206係繪示位於在前窗204中的一塢接(docked)位置。與現有技術中的伺服器100相反，PCIe模組206在所示的塢接位置自伺服器200突出。通氣孔208位於PCIe模組206的前部210上。位在PCIe模組206的前板212和頂板214上的通氣孔208將環境空氣提供至伺服器機箱202的內部。

第3圖是伺服器200的另一透視圖。在此視圖中，伺服器機箱202的頂面板係移除，以露出內容置部300。內容置 部300提供容納伺服器200各部件的空間。主機板滑具(motherboard sled)312與相關部件(例如散熱器306、動態隨機存取儲存器(DRAM)310和電連接器311)可容納在內容置部300中。PCIe模組206係顯示為放置於內容置部300內的一塢接站302(以虛線表示)。在此實施方式中，塢接站302作為主機板滑具312前部314的一部分容納。PCIe模組206於所示塢接位置自內容置部300向外地突突出。

在一些實施方式中，冷卻氣流318被提供至伺服器機箱202。舉例來說，一組風扇316可被包括作為伺服器200的部件，以將冷卻氣流318吸入內容置部300中。如箭頭308所示，PCIe模組206之移動定義塢接位置和空間304。由風扇316吸入的冷卻氣流318通過通氣孔208或通氣孔216(第2圖所示)進入內容置部300。冷卻氣流318可在PCIe模組206周圍流動並進入空間304。此為PCIe模組206和其他部件(例如散熱器306和動態隨機存取儲存器310)提供冷卻作用。

當PCIe模組206處於塢接(docked)位置時，與PCIe模組處於解塢接(undocked)位置時相比，冷卻氣流318具有更高的流速。在解塢接位置中，PCIe模組206自前窗204突出之程度相較在塢接位置中時更低。因此，在解塢接位置中減少了呈現給周圍外部空氣的通氣孔208的數量。在一些實施方式中，當PCIe模組206處於塢接位置時的冷卻氣流速相較當PCIe模組 206處於塢接位置時高1%~50%。舉例來說，可使用一風洞和標準測試法AMCA-210來測試冷卻氣流318。

可動內部電纜307亦顯示為透過電連接器311將PCIe模組206連接於主機板滑具312。可動內部電纜307的移動範圍與PCIe模組206之箭頭308所示的移動範圍相對應。

第4圖繪示伺服器200的二側視圖。上部分視圖中示出PCIe模組206位於解塢接位置400。下部分視圖中，PCIe模組206顯示為位於塢接位置402。如箭頭404所示，可將PCIe模組206推入前窗204至解塢接位置400。依箭頭308指示的反向移動可將PCIe模組206移動復回至塢接位置402。塢接位置402與解塢接位置400之間的遞增移動(incremental movement)提供多個可能的解塢接位置。在解塢接位置中，PCIe模組206自前窗204向外地突出的距離小於PCIe模組206在塢接位置402中向外突出的距離。

雖然PCIe模組206可位於多個位置，但PCIe模組206仍維持耦接於伺服器機箱202。因此，PCIe模組206在所有位置(包括塢接位置402和解塢接位置400)都能保持為伺服器200的一整合連接單元。第5A至5C圖繪示出用以將PCIe模組206耦接於伺服器機箱202之耦合元件的實施方式。

第5A圖繪示PCIe模組206，其包括一PCIe轉接托架500和一轉接板502。一或多個PCIe卡503可固持於PCIe模組206中。為清楚起見，係以輪廓示出PCIe轉接托架500。 一支撐件504透過一緊固件506附接於PCIe轉接托架500的側壁509。圖中更示出支撐件504的槽507。

第5B圖繪示PCIe模組206置入於塢接站302中。塢接站302包括一銷508，銷508透過其第一端510安裝於塢接站302的表面513上。可透過任何方法來安裝銷508。舉例來說，使用一緊固件進行附接、使用一黏著劑進行黏合、焊接、透過一過盈配合(friction fit)插入或螺轉入表面513上的孔。支撐件504的槽507對準於銷508以沿方向511設置。

第5C圖繪示PCIe模組206位於塢接站302中。銷508的第二端512插入支撐件504的槽507中。

第6A~6B圖繪示第5A~5C圖所示的支撐件504的二細部圖。如第6A圖中的箭頭308、404所示，銷508相對於支撐件504移動。圖中亦繪示出槽507中的彈簧604推壓銷508。彈簧604提供使支撐件504沿箭頭308的方向移動之恢復力。此恢復力與箭頭404之方向的一解塢接力相反。解塢接力與恢復力的方向相反。因此，藉由方向404上的解塢接力，支撐件504移動至第6A圖所示的解塢接位置。一旦去除了方向404上的解塢接力，支撐件504即沿箭頭308的方向移動至第6B圖所示的位置。由於支撐件504透過緊固件506附接於PCIe模組206，因此，PCIe模組206與支撐件504可一同移動。

雖然於文中係以銷和槽之耦接元件進行說明，但根據一些實施方式，亦可使用其他類耦接元件。耦接元件可包括任 何能夠將PCIe模組206自塢接位置移動至多個解塢接位置的耦接元件。在一些實施方式中，耦接元件可包括如軌道與凹槽、銷與槽、齒條與齒輪、缸與活塞、或一抽拉滑動件。

此外，雖然本文以彈簧進行說明，但亦可使用任何能夠儲存及釋放機械能之彈性元件以提供恢復力。舉例來說，彈性元件可為一彈性帶、一板片彈簧(leaf spring)或一液壓活塞。

第7圖繪示彼此堆疊的二伺服器200。圖中亦繪示一外部電纜700連接於電連接器702。外部電纜700可提供與伺服器開關(未示出)之連接。電連接器702連接於伺服器機箱202且不相對於伺服器機箱202移動。電連接器702可例如直接安裝於一主機板滑具(例如第3圖所示的主機板滑具312)。電連接器702接近前窗204。較難以接近電連接器702或類似的第二連接器704的原因是突出的PCIe模組206侷限了第二連接器704周圍的空間。然而，可移動PCIe模組206以協助電連接器702和第二連接器704之連接。舉例來說，操作者可用其人手706將PCIe模組206的底部推入，接著將第二條外部電纜708連接於第二連接器704。此將施加前文所述的解塢接力並壓縮第6A圖的彈簧604。當人手706停止向內推動PCIe模組206時，彈簧604解壓縮以恢復使PCIe模組206回到塢接位置。

第8A圖繪示伺服系統800的側視示意圖，伺服系統800包括多個伺服器200和伺服器開關802。伺服器200與伺服器開關802被堆疊設置在伺服器機架804中。伺服器200的前 窗204對齊且共平面(coplanar)。PCIe模組206於塢接位置自共平面的前窗204中突出。伺服器200更包括連接於伺服器機箱202的電連接器806。多條外部電纜808連接於電連接器806，各伺服器200配有一條電纜。各外部電纜808連接於伺服器開關802。在一些實施方式中，各伺服器200包括一個以上的電連接器，其可經由外部電纜808連接於伺服器開關802。

第8B圖繪示出運作中的伺服系統800。PCIe模組206可從第8A圖所示之突出的塢接位置移動至中間的PCIe模組206所示之解塢接位置。解塢接位置有助於連接前窗204附近的電連接器806。

本文所使用的用語之目在僅在於描述特定實施例，而不旨在限制本揭露。如本文所使用的，除非上下文中另外清楚地指出，否則單數形式的「一」和「該」之用語也包括複數形式。此外，在說明書及/或申請專利範圍中使用之用語「包含(include)」、「具有(have)」或其之類似的用語，旨在於涵蓋類似「包括(comprise)」之用語的意思。

除非另外定義，否則本文使用的所有用語(包含技術和科學的用語)具有與本揭露所屬技術領域中的通常知識所理解之相同的含義。將進一步理解的是，諸如在那些常用的字典中定義之用語應被解釋為與其在相關領域中使用的內容及含義一致，且除非在此明確定義，否則不會被理解為一理想化的或過度形式化的意思。

雖然上文已描述說明本揭露的各種實施例，然應理解，其僅以示例用的方式呈現，而非作為限制。在不脫離本揭露的精神或範圍的情況下，可根據本文的內容對所揭露的實施例進行多種改變。因此，本揭露的廣義度和範圍理應不受上文所述任何實施例的限制。反而，本揭露的範圍應根據下文的申請專利範圍及其均等範圍來界定。

儘管已透過一或多個實施方式說明和描述本揭露，然在閱讀和理解本新型說明書和所附圖式後，本領域中的技術人員可思及或瞭解等效的改變及修訂。此外，儘管可能僅以數個實施方式中的一者揭露了本揭露的特定特徵，若對於任何所預期和有利的給定或特定之應用，則此特徵可與其他實施方式的一或多個的其他特徵組合。

200:伺服器

202:伺服器機箱

204:前窗

206:PCIe模組

208:通氣孔

210:前部

212:前板

214:頂板

216:通氣孔

Claims (10)

1. 一種伺服器，包括：一伺服器機箱，具有一前窗以供進入該伺服器機箱的一內容置部，該伺服器機箱於該內容置部內具有一塢接站；以及一PCIe模組，透過一耦接元件耦接於該塢接站，該PCIe模組在一塢接位置自該內容置部向外地突出通過該前窗，該PCIe模組係可移動至複數個解塢接位置同時維持耦接於該塢接站。
2. 如請求項1所述之伺服器，其中該PCIe模組係可自該塢接位置移動至該些解塢接位置的其中之一，該PCIe模組於該解塢接位置自該前窗突出之程度低於該PCIe模組於該塢接位置突出之程度。
3. 如請求項2所述之伺服器，其中當該PCIe模組位在該塢接位置時之流動通過該伺服器機箱的一冷卻氣流入至該內容置部的流速高於當該PCIe模組位在該解塢接位置時之流動通過該伺服器機箱的該冷卻氣流入至該內容置部的流速。
4. 如請求項2所述之伺服器，其中該PCIe模組包含一轉接板和一轉接托架，該轉接板和該轉接托架用以固持一或多個PCIe卡。
5. 如請求項4所述之伺服器，其中該轉接板包含一前部，該前部具有供空氣流至該內容置部的複數個通氣孔，其中當該PCIe模組位在該塢接位置時，該前部和該些通氣孔係位於該內 容置部外，且其中當該PCIe模組位在該解塢接位置時，該前部的至少一部分和該些通氣孔的至少一部分係位於該內容置部內。
6. 如請求項4所述之伺服器，其中該耦接元件包括：一銷；一支撐件，安裝於該轉接托架的一側壁，該支撐件包含一槽，其中該銷的一第一端安裝於該塢接站的一表面，且該銷的一第二端插入至該槽；以及一彈簧，位於該槽內並用以提供抵靠該銷和該支撐件的一恢復力，該恢復力提供與將PCIe模組自該塢接位置移動至該解塢接位置的一解塢接力相反的一反力。
7. 如請求項1所述之伺服器，更包括位於該內容置部的一主機板滑具，該主機板滑具的一前部包括該PCIe模組耦接於該塢接站的一部分。
8. 如請求項7所述之伺服器，更包括位於該內容置部並將該PCIe模組連接至該主機板滑具的一可動內部電纜，該可動內部電纜具有至少與該塢接位置和該些解塢接位置相對應的一可動範圍。
9. 如請求項7所述之伺服器，更包括：一外部電纜，連接於位於該主機板滑具內的一電連接器，該電連接器在該前窗附近，該外部電纜用以連接於一伺服器開關，且該PCIe模組係相對於該外部電纜可動。
10. 一種伺服系統，包括： 複數個在一伺服器機架的伺服器，各該伺服器包含：(i)一伺服器機箱，具有一前窗以供進入該伺服器機箱的一內容置部，該伺服器機箱於該內容置部內具有一塢接站；(ii)一電連接器，位於該前窗附近且不可動地耦接於該伺服器機箱；及(iii)一PCIe模組，透過一耦接元件耦接於該塢接站，該PCIe模組在一塢接位置自該內容置部向外地突出通過該前窗，該PCIe模組係可移動至複數個解塢接位置同時維持耦接於該塢接站；一在該伺服器機架內的伺服器開關；以及複數個外部電纜，該些外部電纜的每一者連接於該些伺服器的該些電連接器的不同者，且所有的該些外部電纜均連接於該伺服器開關。

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