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用于芯片冷却近边缘射流的冲击射流歧管

摘要

本公开涉及用于芯片冷却近边缘射流的冲击射流歧管。公开了用于在直接液体冷却模块中利用近边缘射流进行芯片冷却的系统和方法。直接液体冷却模块的功能之一是向位于芯片上的部件提供冷却液体。射流直接冲击到芯片的背侧上是一种可以提供更高效冷却的冷却方法。孔板包括对应于高速射流位置的小直径孔洞的阵列和用于插入管以连接到低压腔体的大直径孔洞。

著录项

  • 公开/公告号CN112185918A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-01-05

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 谷歌有限责任公司;

    申请/专利号CN202011138997.9

  • 申请日2020-10-22

  • 分类号H01L23/473(20060101);

  • 代理机构11219 中原信达知识产权代理有限责任公司;

  • 代理人周亚荣;邓聪惠

  • 地址 美国加利福尼亚州

  • 入库时间 2023-06-19 09:27:35

说明书

技术领域

本公开涉及用于芯片冷却近边缘射流的冲击射流歧管。

背景技术

互补金属氧化物半导体(“CMOS”)电路存在于包括微处理器、电池和数码相机图像传感器在内的几种类型的电子部件中。CMOS技术的主要特征是低静态功耗和高抗噪性。

除了工业标准芯片封装外,专用硅可能会在服务器中产生大量热量。这可能在图形处理单元(“GPU”)、定制专用集成电路(“ASIC”)和高带宽存储器(“HBM”)中遇到。此外,诸如成像和人工智能(“AI”)的服务可能需要高密度的大量计算资源,许多服务器彼此非常接近。全球各地的数据中心都被要求同时提高能量效率、合并操作和降低成本。为了适应这些高性能、高密度的服务器,数据中心运营商不仅要应对增加的功率密度,还要应对它们所带来的热挑战。

因为液体在存储和传递热量方面比空气好很多倍,所以液体冷却解决方案可以为计算效率、密度和性能提供直接和可衡量的好处。使用直接液体冷却模块可以提高计算性能和密度,并降低能耗。

电子部件封装受到很大范围的温差的影响。由于各种封装部件的热膨胀系数(“CTE”)的差异,电子部件封装可能随着电子部件封装的温度变化而翘曲。

发明内容

为了控制翘曲,包括孔板、歧管和加强件的直接液体冷却模块可以被结合到电子部件封装中。直接液体冷却模块设计有密封构件,使得流体不会从其泄漏。诸如O形环或垫圈的密封构件可以有助于将液体输送歧管或孔板气密密封到例如散热部件的顶部。密封构件可以驻留在位于密封在一起的相邻部件之一中的凹槽中。在一个示例中,接纳在散热部件的凹槽中的密封构件的存在在歧管装置和部件基板之间提供了气密密封,从而能够通过不同的方法对散热部件进行直接液体冷却。

O形环和/或垫圈密封技术能够对允许液体与部件直接接触的一个或多个散热部件(诸如微处理器、存储芯片等)进行直接液体冷却。这有利于通过例如带有O形环凹槽和密封的芯片上的气密地附接的结构进行冷却。

射流直接冲击到基板或包含电路的半导体的表面上是一种可以提供高效冷却的冷却方法。例如,为了用垫圈密封芯片的周边,可能需要覆盖芯片的外边缘。在一个示例中,密封周边所需的覆盖是1-2mm。由于垫圈覆盖了一些边缘,优选的是射流孔尽可能靠近边缘,以便在芯片的那个区域进行冷却。此外,在射流孔上可以具有显著的压降(可能超过100psi),以便获得提供传热系数所需的射流速度。这种压力损失需要使孔板变得更厚,因此它不会偏转或屈变,尤其是当芯片(和因此孔板)的面积增加时。在一个示例中,冷却射流阵列的密度和射流孔的直径被设计成考虑这种压力损失。

在其它示例中,冲击射流的布局、位置和数量考虑了集成到单个封装中的是哪一种芯片,例如多个ASIC、I/O芯片和存储器芯片。这些芯片中的一些不仅具有不同的传热系数,而且具有不同的表面温度要求。

本公开的一个方面提供了一种组件,该组件包括:孔板,其具有顶表面和底表面以及多个供应孔口和返回孔口,多个供应孔口用于接纳从顶表面到底表面流过该板的流体,孔板的底表面适于密封到包含电路的基板的顶表面;冷却剂输送歧管,其具有顶表面和底表面以及与多个供应孔口的至少一个子集流体连通的至少一个供应腔体和与多个返回孔口流体连通的至少一个返回腔体;以及第一密封构件,其在板的顶表面和歧管的底表面之间形成气密密封。

冷却剂输送歧管的底表面可以具有外凹槽,该外凹槽形成适于在其中接纳第一密封构件的至少一部分的外封闭周边。当板的顶表面密封到冷却剂输送歧管的底表面时,板的多个供应和返回孔口全部都包含在冷却剂输送歧管的外凹槽的外封闭周边内。歧管的底表面可以具有内凹槽,内凹槽形成内封闭周边,该内封闭周边至少部分地被外封闭周边包围,并且适于在其中接纳第二密封构件的至少一部分。当板的顶表面密封到歧管的底表面时,板的多个供应和返回孔口的至少一个子集包含在歧管的内凹槽的内封闭周边内。

根据一些示例,该组件还包括多个返回管,其将歧管的至少一个返回腔体与板的多个返回孔口直接连接。此外,第三密封构件可以适于在板的底表面和基板的顶表面之间形成气密密封。在板的底表面具有凹槽的情况下,凹槽形成封闭外周边,该外周边适于在其中接纳第三密封构件的至少一部分。当板密封到基板时,板的多个供应和返回孔口全部都可以位于凹槽的封闭外周边内。

本公开的另一个方面提供了一种冷却剂输送歧管,其包括顶表面和底表面,顶表面包括至少一个供应腔体和至少一个返回腔体,底表面包括内腔体和周围的外腔体,其中至少一个供应腔体中的每一个包括在供应腔体的底部部分与底表面上的内腔体或周围的外腔体中的至少一个之间的开口,该开口适于将在第一温度下的流体通过供应腔体传输到内腔体,并将在不同于第一温度的第二温度下的流体传输到周围的外腔体,并且其中至少一个返回腔体包括在底表面上的内腔体和顶表面之间的多个孔口,所述多个孔口被定尺寸为接纳多个流体返回管。

歧管的底表面可以适于联接到孔板的顶表面,并且其中孔板的底表面适于密封到包含电路的基板的顶表面。基板可以具有第一和第二电路区域,第一电路区域对应于冷却剂输送歧管的内腔体,并且第二电路区域对应于冷却剂输送歧管的外周围腔体。

孔板可以包括包含第一封闭周边和第二封闭周边的凹槽,并且孔板可以密封到基板,使得第一电路区域的至少一部分位于凹槽的第一封闭周边内,并且第二电路区域的至少一部分位于凹槽的第二封闭周边内。

冷却剂输送歧管还可以包括多个返回管,该返回管将歧管的至少一个返回腔体与孔板中的多个返回孔口直接连接。

本公开的另一个方面提供了一种孔板,该孔板具有顶表面和底表面以及多个供应和返回孔口,该板的底表面适于密封到包含电路的半导体的顶表面,当板和基板密封在一起时,多个供应和返回孔口与电路流体连通,其中该板的底表面具有至少一个腔体,该腔体具有围绕该腔体的周边的内壁,并且其中多个供应孔口中的至少一些邻近该至少一个腔体的内壁。歧管可以与孔板组装在一起,歧管具有顶表面和底表面以及与多个供应孔口的至少一部分流体连通的至少一个供应腔体和与多个返回孔口流体连通的至少一个返回腔体。密封构件可以适于在板和歧管之间形成气密密封。此外,第二密封构件可以围绕在板的底表面上的至少一个腔体的周边定位,其中第二密封构件在板和包括一个或多个芯片的基板之间形成密封。

附图说明

图1是直接液体冷却模块组件的一个示例的透视图。

图2是图1的直接液体冷却模块组件的分解透视图。

图3A是孔板的一个示例的顶部透视图。

图3B是图3A的孔板的底部透视图。

图4是联接到芯片封装的孔板的一个示例的剖视图。

图5是图1的直接液体冷却模块组件的顶板、歧管和孔板的分解底部透视图。

图6A是图1所示组件的歧管的一个示例的顶部透视图。

图6B是图6A的歧管的俯视平面图。

图6C是图6A的歧管的底部透视图。

图6D是图6A的歧管的底部平面图。

图7是图5的顶板、歧管和孔板的横截面透视组装图。

图8是图1的直接液体冷却模块组件的横截面透视图。

图9A是到图1的一个或多个组件的流体输送系统的一个示例的示意性流程图。

图9B是图9A的流体输送系统的分组的一个示例的示意性流程图。

图9C是图9A的流体输送系统的分组的另一个示例的示意性流程图。

图10是HBM制冷器的一个示例的示意性流程图。

具体实施方式

图1和图2分别是直接液体冷却模块组件100的一个示例的透视组装图和分解透视图。组件100包括芯片或芯片封装200、孔板300、歧管400和顶板500。

图2中示出了芯片200的顶部透视图。芯片200包括各种处理部件。在一个示例中,芯片200可以结合到承载基板或基板。单独和/或结合到基板的芯片200可以是集成电路(“IC”)芯片、片上系统(“SoC”)或其部分,其可以包括各种无源和有源微电子器件,诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)、CMOS晶体管、双极结型晶体管(“BJT”)、横向扩散金属氧化物硅(“LDMOS”)晶体管、高功率MOS晶体管、其他类型的晶体管、或其他类型的器件。作为示例,芯片200可以包括存储器器件、逻辑器件或其他类型的电路。芯片200可以结合到的基板可以是例如硅基板、塑料基板、具有例如聚酰亚胺和铜层的柔性基板、层压基板、陶瓷基板、中介层或任何其他合适的支撑结构。

在所示的示例中,芯片200的处理部件是HBM 202和ASIC 204。在本示例中,存在四个HBM 202和一个中央ASIC 204。HBM 202和ASIC 204中的每一个的周边的一部分一起形成芯片外围或周边206。芯片200的处理部件位于芯片200的顶表面208上。每个HBM 202与另一个HBM 202和ASIC 204的一部分相邻。在其它示例中,芯片200可以包括更多或更少的HBM和ASIC,并且可以在其他配置中位于芯片200上。周边206可以是芯片200结合到的基板的顶表面208,或者周边206可以是芯片200本身的顶表面208。在一个示例中,周边206可以是芯片200的底表面207和顶表面208两者的周边。顶表面208的未被周边206包围的任何部分可以被称为芯片200和/或芯片200结合到的基板上的“死空间”,因为在顶表面208的该部分中没有处理部件。因为不存在位于该区域中的处理部件,所以该区域优选用于装载其他直接液体冷却模块系统部件,并且例如将该区域用作施加密封特征的基部。直接液体冷却模块通常用于将冷却剂带到芯片的部件。该模块通常是气密密封的,因此冷却剂仅可以通过出口从系统中排出。如果冷却剂应该被引入到芯片的部件以提供冷却效果,则直接在部件上施加密封以使得冷却剂不能直接触及部件通常不是优选的。因此,周边206是顶表面208上提供密封的优选位置,使得冷却剂可以被直接施加到芯片的部件。

虽然图1示出了组件100,但是在该组装视图中不能看到芯片200和孔板300。当观察图2的分解图中的组件部件的取向时,可以理解,当组装在一起时,芯片200的顶表面208密封到孔板300的底表面307,孔板300的顶表面308密封到歧管400的底表面407,并且歧管400的顶表面408密封到顶板500的底表面507。当孔板300的顶表面308密封到歧管400的底表面407时,在孔板300的顶表面308上存在密封的位置由外密封周边338和内密封周边348表示。当孔板300的底表面507密封到歧管400的顶表面408时,在歧管400的顶表面408上存在密封的位置由周边密封件426、456、466表示。在图1和图2中还大体上示出了三个箭头,其表示流体进入顶板500的相应入口530和540以及出口550的方向。液体通过组件100的流动将在下面更详细地讨论。

图3A和图3B分别是图2所示组件100的孔板300的一个示例的顶部和底部透视图。孔板300具有周边或外围306、底表面307和顶表面308。孔板300包括延伸穿过孔板300的多个供应孔口310和返回孔口320。供应孔口310和返回孔口320中的每一个从孔板300的顶表面308延伸,并进入孔板300的底表面307中的相应腔体315和325。如图3B所示,当芯片20和孔板300密封在一起时,腔体315位于HBM 202上方的区域中,腔体325将在ASIC 204上方的区域中。多个供应孔口310和至少一个返回孔口通向每个腔体315。若干供应孔口310和返回孔口320位于腔体325内。在其它示例中,可以有位于腔体315、325内的更多或更少的供应孔口310和返回孔口320。

多个供应孔口310用于接纳从歧管400流向孔板300的顶表面308的流体。这些供应孔口310也可以称为冲击射流。供应孔口310是穿过孔板300放置在特定位置的小直径孔洞的阵列。横跨孔板300的顶表面308施加相对高的压差,例如从5到大于100psi。这产生了穿过小直径孔洞或供应孔口310的高速水射流。在一个示例中,这些射流撞击在芯片200的顶表面208上,产生高传热系数。

在一个示例中,孔板300可以冷却大约20-30mm×30-50mm的总芯片面积。在其它示例中,孔板300可以被设计成冷却大于或小于20-30mm×30-55mm的总芯片面积。孔板300的底表面307包括凹槽340(例如在图7中示出),用于接纳O形环或垫圈350。凹槽340被设计成使得O形环或垫圈350的一部分的至少一部分被接纳在凹槽340内。当孔板300的底表面307与芯片200的顶表面208直接接触时,O形环或垫圈350在芯片200和孔板300之间形成气密密封。

如图3B所示,垫圈350形成了窗格布置,以在芯片部件(即,HBM 202和ASIC 204)之间形成气密密封。这些部件可以用通常与水不相容的环氧树脂类材料结合到芯片200,因此垫圈350的窗格布置在这些部件的相应周边周围形成保护性密封。

小直径孔洞或供应孔口310的阵列对应于高速射流位置。在一个示例中,高速射流由歧管的高压腔体455、465(例如在图6A中所示)与在芯片200和孔板300之间的低压腔体315、325(在图3B中所示)之间的压差产生。在一个示例中,小孔洞310可以在芯片200的高功率密度区域上间隔0.5和2mm之间,并且在具有较低功率密度的芯片200的区域上间隔2mm至5mm。在一个示例中,孔洞310的直径在大约50至300微米之间。在其他示例中,孔洞310的直径可以小于50微米或大于300微米。

孔板300包括较大直径的孔洞或多个返回孔口320,返回管360可以插入其中以连接孔板300的腔体315、325和歧管400的低压返回贮存器425,例如在图6A中所示。在一个示例中,孔洞320的直径可以在直径上从500微米到4毫米。在其它示例中,孔洞320的直径可以小于500微米或大于4mm。通常,孔洞320通过至少一排小直径孔洞310与每个腔体315、325的边缘分开。

大直径孔洞320的放置是基于从孔板300到芯片200的顶表面208的纵向距离设计的,该距离为大约500微米至2mm。由于该间隙低,大量流体流可能与射流或小直径孔洞310相互作用,并阻碍与芯片的顶表面208相互作用的流体速度,这可能导致传热系数的降低。

图4是联接到芯片封装200的孔板300的一个示例的剖视图。垫圈350显示在孔板的凹槽340内。在该示例中,垫圈350示出为覆盖HBM 202的边缘和ASIC 204的边缘以及位于HBM 202和ASIC 204之间的包覆成型件203。区域205示出为包围HBM 202的边缘、ASIC 204的边缘和包覆成型件203。在ASIC 204的边缘附近示出了边缘射流或供应孔口310的示例。其他供应孔口310示出在HBM 202和ASIC 204两者的更中央的部分中。还示出了各自在大孔洞或返回孔口320内的返回管360。每个返回管360位于低压腔体315、325之一附近,使得通过供应孔口310进入相应腔体315、325的流体通过返回管360之一离开腔体315、325。

图5是图1的直接液体模块组件100的顶板500、歧管400和孔板300的分解底部透视图。在该图中,可以看到孔板300如何与歧管400对齐。孔板300显示为具有八个外围孔口370,其与歧管400的底表面407中的对应的八个凹部475对齐。紧固件(未示出)可以通过孔板300中的每个孔口370插入歧管400的对应凹部475中,以帮助固定孔板300和歧管400。

在图5中,孔板300具有一些透明度,使得当观察孔板300的底表面时,可以看到一些返回管360。图3A示出了联接到孔板300的每个返回孔口320的每个返回管360。在该示例中,存在对应于四个HBM 202的每个位置的一个返回管360,并且存在对应于ASIC 204的位置的十三个返回管360。当孔板300密封到歧管400时,位于HBM 202位置中的四个返回管360接纳在歧管400的外腔体435中,而位于ASIC 204位置中的十三个返回管360接纳在歧管400的内腔体445中。图5中还示出了顶板500的底表面507。通过观察顶板500的底表面507,还可以看到流体离开入口530和540并被接纳在顶板500的出口550内的位置。存在与歧管400的顶表面408中的对应凹部470(在图6A中示出)对齐的十二个外围孔口580。紧固件(未示出)可以通过顶板500中的每个孔口580插入歧管400的对应凹部470中,以帮助固定顶板500和歧管400。歧管400还包括四个外围孔口480,紧固件(未示出)可以插入其中,以帮助将歧管固定到直接液体冷却模块的其他部件,诸如垫板600,例如在图8中示出。

图6A至图6D是图1所示组件100的歧管400的一个示例的各种视图。如图6A和图6B所示,歧管400包括在第一高压供应贮存器455和第二高压供应贮存器465之间的低压返回贮存器425。贮存器455包括细长开口457,并且贮存器465包括细长开口468。贮存器455中的箭头示出了流体从贮存器455通过开口457的流动方向,而贮存器465中的箭头示出了流体从贮存器465通过开口468的方向。从贮存器455流过开口457的流体进入内腔体445,而从贮存器465流过开口468的流体进入外腔体435。然后,流体从内腔体445流到孔板300的顶表面308上,并通过供应孔口310进入通向芯片200的ASIC 204的腔体325。然后,流体也从外腔体435流到孔板300的顶表面308上,并通过供应孔口310进入通向芯片200的HBM 202的腔体315。腔体315、325中的所有流体随后进入相应返回管360的第一端,并离开联接到返回孔口420的返回管的第二端,进入歧管400的低压返回贮存器425。

围绕外腔体435和内腔体445的是歧管400的底表面407中的相应凹槽438和448。O形环或垫圈432至少部分地接纳在外腔体435的凹槽438内,并且O形环或垫圈442至少部分地接纳在内腔体445的凹槽448内。当歧管的底表面407密封到孔板300的顶表面308时,所有返回管360被包含在凹槽438的周边内,并且四个外部返回管460被包含在外腔体435内,而十三个内部返回管460被包含在凹槽448的周边和内腔体445两者内。

围绕低压返回贮存器425、第一高压供应贮存器455和第二高压供应贮存器465中的每一个的是相应的凹槽428、458和468。O形环或垫圈422、452和462至少部分地接纳在相应的凹槽428、458和468内,例如如图2所示。当顶板500的底表面507与歧管的顶表面408直接接触时,O形环或垫圈422、452和462中的每一个与顶板500的底表面507直接接触,以气密密封相应的低压返回贮存器425、第一高压供应贮存器455和第二高压供应贮存器465。

虽然凹槽428、438、448、458和468示出为具有矩形形状,但是在其它示例中,这些凹槽中的一个或多个可以采取除矩形之外的形状的形式,诸如例如正方形、卵形或圆形。在本示例中,凹槽428、438、448、458和468是连续的,因为每个凹槽在其相应的周边(包括在其任何拐角处)不具有任何空间或间隙。在其它示例中,这些凹槽可以在其相应的周边具有一个或多个空间或间隙。

图7是孔板300、歧管400和顶板500的横截面透视组装图,而图8是这些系统部件中的每一个的横截面组装图,包括系统的附加部件,诸如芯片200和垫板600。在图7中,弯曲箭头示出了通过顶板500的入口530进入系统并进入贮存器455的流体的示例流体路径。流体从贮存器455流过贮存器455的开口457,并在流过孔板300的供应孔口310之前进入内腔体445。一旦通过孔板300,流体进入腔体325,然后到达芯片200的ASIC 204的表面上,如图8所示。腔体325内的流体然后进入位于孔板300的腔体325的周边内的返回管360,并在然后流出顶板500的出口550之前,离开进入歧管400的低压返回贮存器425中。

图7和图8还示出了通过顶板500的入口540进入系统并进入贮存器465的流体的示例流体路径。流体从贮存器465流过贮存器465的开口468,并在流过孔板300的供应孔口310之前进入外腔体435。一旦通过孔板300,流体进入孔板300的腔体315,然后到达芯片200的HBM 202的表面上,如图8所示。腔体315内的流体然后进入位于腔体315的周边内的返回管360,并在然后流出顶板500的出口550之前,离开进入歧管400的低压返回贮存器425中。

该系统包括两个供应管线和一个公共返回管线。可以称为入口530的主供应管线将流体流的大约80-95%引导至芯片200的部件,诸如例如ASIC 204。从主供应管线供给流体的芯片200的部件通常消耗芯片200的大部分功率。可以称为入口540的第二供应管线将流体流的大约5-20%引导至芯片200的其他部件,诸如一个或多个HBM 202。相比例如ASIC204,HBM 202通常对温度更敏感,并且可能需要更低温度的流体。由于第二供应管线中的流量百分比小,通过第二供应管线输送较冷的水供应比向整个封装组件100(包括例如HBM202和一个或多个ASIC 204两者)提供这种较低温度的水的性价比更高。存在公共返回管线,其可以被称为出口550,其中来自诸如HBM 202和ASIC 204的芯片200的所有部件的流体流混合。

在其它示例中,系统100可以具有其他配置。系统100可以具有单个供应管线和单个返回管线,而不是先前描述的具有两个供应管线和单个返回管线的系统100的示例。在另一个示例中,系统100可以具有两个供应管线和两个返回管线。在其它示例中,系统100可以具有一个或两个供应管线和多于两个的返回管线。在其它示例中,系统100可以具有一个或两个返回管线和多于两个的供应管线。在另外的示例中,系统100可以具有多于两个的供应管线和多于两个的返回管线。

在其它示例中,芯片200可以具有诸如一个或多个HBM、ASIC和小芯片的部件的各种其他配置。在其它示例中,用于在芯片200和孔板300、孔板300和歧管400以及歧管400和顶板500之间形成气密密封的O形环和垫圈可以仅位于系统100的每个特征的相应周边周围。在这种情况下,用于将部件结合到芯片200的模具材料可以被允许润湿,而不是被例如图4所示的O形环或垫圈覆盖。在另一个示例中,如果存在两个供应管线和两个返回管线,并且一对供应管线和返回管线用较冷的流体操作,而另一对供应管线和返回管线用较热的流体操作,则可以使用窗口垫圈。

图9A是到一个或多个芯片封装900的流体输送系统800的一个示例的示意性流程图。每个芯片封装具有至少一个第一芯片部件920和第二芯片部件940。在一个示例中,第一芯片部件920是一个或多个ASIC,并且第二芯片部件940是一个或多个HBM。然而,应该理解,芯片部件可以包括任何数量或配置的诸如GPU、ASIC等的各种芯片的任意组合。例如,流体形式的冷却剂从实验室制冷器供应到系统800。在一个示例中,供应到系统800的冷却剂为16℃。冷却剂然后进入第二热交换器820,并与从第一热交换器810供应的较高温度的冷却剂混合。流体或者离开热交换器820行进到第二芯片部件940,或者行进到第一热交换器810。在一个示例中,供应到系统800的大约10%的冷却剂离开热交换器810,行进到第二芯片部件940。在该示例中,行进到第二芯片部件940的冷却剂为17℃。而在其它示例中,供应到系统800的冷却剂可以高于或低于16℃,并且供应到第二芯片部件940的冷却剂可以高于或低于17℃,在供应到系统800的冷却剂和供应到第二芯片部件940的冷却剂之间通常存在低温差。应当理解,前述仅是示例,并且来自热交换器810的冷却剂供应到第二芯片部件940的百分比可以变化,并且供应到每个部件的冷却剂的温度可以变化。

从第二热交换器820进入第一热交换器810的冷却剂与从第一芯片部件920的先前冷却返回的流体混合。在一个示例中,从第一芯片部件920和第二芯片部件940两者的先前冷却返回的流体在大约35℃下进入第一热交换器810。在该示例中,进入第一热交换器810的冷却剂或者在大约32℃下离开第一热交换器810到冷却剂返回管线,或者在流到第三热交换器830之前在大约34.5℃下离开第一热交换器810。系统800中大约90%的流体流流到第一芯片部件920。在从先前冷却返回的流体和行进到第三热交换器830的流体之间存在非常低的温差(大约0.5℃)。在其它示例中,离开第一热交换器810到冷却剂返回管线的冷却剂可以高于或低于32℃,在流到第三热交换器830之前离开第一热交换器810的冷却剂可以高于或低于34.5℃,并且从第一芯片部件920和第二芯片部件940两者的先前冷却返回的流体或冷却剂在高于或低于35℃下进入第一热交换器810。如上文所提及,流体流的百分比和冷却剂的温度的这样的值仅仅是示例,并且可以变化。

如图9A进一步所示,第三热交换器830使流到第一芯片部件920的流体与从冷却第二芯片部件940返回的流体交换热量。这里,流到第一芯片部件920或ASIC的较热流体与从第二芯片部件940或HBM返回的较冷流体混合。离开第一芯片部件920的流体然后行进到贮存器970,然后在进入第一热交换器810之前行进到过滤器980。离开第三热交换器830的流体在进入贮存器970之前与已经离开第一芯片部件920的流体混合,并且在进入第一热交换器810之前一起流到过滤器980。

图9B和图9C是示意性流程图,包括流体输送系统800的部件的示例分组。这些分组可以使得能够使用用于多个机器的公共的泵、贮存器和/或过滤器。

在图9B的示例中,第一芯片部件920和第二芯片部件940被分组在一起,而系统800的所有其他部件被分组在一起,诸如第一热交换器810、第二热交换器820和第三热交换器830以及贮存器970和过滤器980。由于热交换器810-830与泵、贮存器和过滤器分组,它们可以支持多个其他分组,在该示例中包括多个射流歧管的若干实例。这种分组可以降低热交换器的硬件成本。然而,这也可能导致降低的流动控制。

在图9C的示例中,除了一起分组在第二组中的贮存器970和过滤器980之外,系统800的所有部件被一起分组在第一组中。例如,包括热交换器810-830和歧管的组的若干实例可以使用公共的贮存器970、过滤器980和泵。这样的分组可以提供控制和优化所需的过程冷却剂的量的更好的能力,代价是更多的热交换器。

图10是添加到系统800的HBM制冷器的一个示例的示意性流程图。在该示例中,HBM制冷器是包括冷凝器880、蒸发器860和膨胀阀882的制冷回路。HBM制冷器去除热量并冷却通过蒸发器860的液体,并将热量泵入冷凝器880。HBM制冷器可以实现为例如仅用于过冷HBM。在一些示例中,HBM部分可以代表大约10-20%的热量。因此,仅冷却HBM部分比将所有流量冷却到该水平需要少得多的制冷器容量。在该示例中,第四热交换器840接纳离开第二热交换器820的流体。第四热交换器840还接纳从冷却一个或多个第二芯片部件940离开的流体。离开第四热交换器840的一些流体不直接流到一个或多个第二芯片部件940,而是进入蒸发室860,蒸发室860的输出流到冷凝器880,并在一个循环中回到蒸发室860。

除非另有说明,否则前述替代示例并不相互排斥,而是可以以各种组合来实现,以获得独特的优点。由于在不脱离由权利要求书限定的主题的情况下可以利用以上讨论的特征的这些和其他变形和组合,前述描述应该被视为说明,而不是对由权利要求书限定的主题的限制。此外,本文描述的示例的提供以及措辞为“诸如”、“包括”等的子句不应该被解释为将权利要求书的主题限制到特定示例;相反,这些示例旨在说明许多可能的实现方式中的仅一种。此外,不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。

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