[发明专利]应用于服务器的液体冷却回路

说明书

【相关申请】

本申请要求具有这些相同的发明人的、于2006年2月16日提交的序列 号为60/774,764、名称为“热互连”的美国临时申请的优先权。本申请将序 列号为60/774,764的该美国临时申请，的全部结合在本文中以作参考。

【技术领域】

本发明一般涉及一种用于冷却热发生器件的装置和方法，并且特定地， 涉及一种使用基于液体的冷却系统来应用于冷却服务器的装置和方法。

【背景技术】

具有高热排放的高性能集成电路的冷却在电子设备冷却领域面临重大挑 战。使用热管和安装在吸热装置上的风扇的常规冷却方式不适合对需要每单 位增加功率(wattage)的集成电路片进行冷却，包括那些功率超过100w的 集成电路片。

电子服务器，比如刀片服务器和机架服务器，由于其每单位体积更高的 处理性能而被越来越多地使用。然而，集成电路的高密度同样导致了高的热 通量，这超过了常规空气冷却方法的能力。

在电子服务器上冷却集成电路遇到的特定问题是多个电子服务器典型地 被近距离安装在服务器基座中。在这样的构造下，电子服务器由一个限定量 的空间分隔，由此减小了其中可提供适当冷却方案的空间的尺寸。典型地， 电子服务器的叠加没有提供足够的安装空间用于给每个电子服务器均提供大 型风扇和吸热装置。通常单独一个服务器基座上的电子服务器堆通过一个大 型风扇，吸热装置或者两者皆用来进行冷却。使用这种构造，各电子服务器 上的集成电路通过使用吸热装置和大型风扇进行冷却，大型风扇将气流吹过 吸热装置，或者简单地直接将气流吹过电子服务器来进行冷却。然而，考虑 到服务器基座内电子服务器堆周围的有限自由空间，可用于冷却集成电路的 空气量是有限的。

闭合液体冷却回路提出了针对常规的冷却方案的可选方法。闭合冷却回 路方案较之空气冷却方案，能更有效的将热量发散(reject to)到周围环境。

所需的是一种更有效的用于冷却电子服务器上的集成电路的冷却方法。 同样需要的是一种更有效的冷却方案，用于对安装在服务器基座内的多个电 子服务器上的集成电路进行冷却。

【发明内容】

本发明的冷却系统所关注的冷却方案被用于将由一个或者多个热发生器 件(比如微处理器或其他集成电路)所产生热从一台或多台电子服务器传递 到周围环境。在一些实施例中，使用基于液体的冷却系统。服务器基座被构 造成能容纳多个电子服务器。各电子服务器联结到(couple to)服务器基座内 的底板或中间背板。对于此揭示的目的而言，术语“底板”和“中间背板” 以可互换的方式使用。各电子服务器包括一个或者多个热发生器件。基于液 体的冷却系统被集成到各电子服务器上。各基于液体的冷却系统包括一个服 务器泵和一块或多块微通道冷板(MCP)。流体管路优选联结MCP和服务器 泵。在其他实施例中，热管或传导构件被用于代替基于液体的冷却系统。

在第一个实施例中，用于各电子服务器的基于液体的冷却系统包含散热 器板。各散热器板被构造成带有流体通道，优选地为微通道。可选地，各散 热器板被构造成带有宏通道。流体通道联结到流体管路，从而形成第一闭合 回路，第一闭合回路包括MCP、服务器泵和散热器板。散热器板通过导热界 面材料(thermal interface material)联结到基座冷板(cold plate)，从而导热 界面材料形成了导热界面。导热界面沿着与电子服务器插入到服务器机架式 基座中的插入矢量不相垂直的平面进行构造。在一些实施例中，导热界面平 面与插入矢量平行。用于各电子服务器的散热器板以这样的方式联结到基座 冷板。基座冷板包括一个或者多个热交换元件。

基座冷板包括流体通道，流体通道通过流体管路联结到液体-空气热交换 系统。液体-空气热交换系统包括散热器(heat rejector)、一台或多台风扇以 及外部泵。基座冷板、散热器、外部泵以及联结到它们上的流体管路形成了 第二闭合回路。