TWI910009B - 伺服器裝置、擴充模組及散熱模組 - Google Patents

Abstract

一種伺服器裝置，包含機殼、第一水冷板及擴充模組。第一水冷板位於機殼內。擴充模組位於機殼內，並包含第二水冷板、第三水冷板、發熱元件及電源分配件。第二水冷板及第三水冷板可拆卸地裝設於第一水冷板，並與第一水冷板相連通。第三水冷板至少部分位於第一水冷板與第二水冷板之間。發熱元件裝設於第二水冷板，並位於第二水冷板與第三水冷板之間。發熱元件與第二水冷板以及第三水冷板相熱耦合。電源分配件包含第一電源分配板。第一電源分配板設置於第二水冷板上。

Description

伺服器裝置、擴充模組及散熱模組

本發明係關於一種伺服器裝置、擴充模組及散熱模組，特別是一種設有發熱元件的伺服器裝置、擴充模組及散熱模組。

人工智慧(Artificial Intelligence，AI)係指讓伺服器從大量的資料中學習以模擬表現人類的智慧。隨著伺服器可處理的資訊量(如圖像及語言等資訊)越來越大，人工智慧的發展也越來越迅速。

一般來說，在用於人工智慧的伺服器中，電源分配板(Power Distribution Board，PDB)會設置於晶圓系統(System on Wafer，SoW)的底側。然而，前述之設置方式會使伺服器內元件的堆疊高度過高而影響空間利用率，並會影響對晶圓系統的散熱效率。此外，當操作者需維修晶圓系統時，需將晶圓系統的水冷板與晶圓自電源分配板逐個拆除，使得維修流程過於繁瑣。

本發明在於提供一種伺服器裝置、擴充模組及散熱模組，藉以提升伺服器裝置內的空間利用率以及擴充模組的散熱效率，並簡化擴充模組的維修流程。

本發明之一實施例所揭露之伺服器裝置包含一機殼、一第一水冷板以及一擴充模組。第一水冷板位於機殼內。擴充模組位於機殼內，並包含一第二水冷板、一第三水冷板、一發熱元件以及一電源分配件。第二水冷板可拆卸地裝設於第一水冷板，並與第一水冷板相連通。第三水冷板可拆卸地裝設於第一水冷板，並與第一水冷板相連通。第三水冷板至少部分位於第一水冷板與第二水冷板之間。發熱元件裝設於第二水冷板，並位於第二水冷板與第三水冷板之間。發熱元件與第二水冷板以及第三水冷板相熱耦合。電源分配件包含一第一電源分配板。第一電源分配板設置於第二水冷板上。

本發明之另一實施例所揭露之擴充模組用以設置於一第一水冷板，並包含一第二水冷板、一第三水冷板、一發熱元件以及一電源分配件。第二水冷板用以可拆卸地裝設於第一水冷板，並與第一水冷板相連通。第三水冷板用以可拆卸地裝設於第一水冷板，並與第一水冷板相連通。第三水冷板用以至少部分位於第一水冷板與第二水冷板之間。發熱元件裝設於第二水冷板，並位於第二水冷板與第三水冷板之間。發熱元件與第二水冷板以及第三水冷板相熱耦合。電源分配件包含一第一電源分配板。第一電源分配板設置於第二水冷板上。

本發明之另一實施例所揭露之散熱模組用以設置於一第一水冷板並供一發熱元件設置，並包含一第二水冷板、一第三水冷板以及一電源分配件。第二水冷板用以可拆卸地裝設於第一水冷板，並與第一水冷板相連通。第三水冷板用以可拆卸地裝設於第一水冷板，並與第一水冷板相連通。第三水冷板用以至少部分位於第一水冷板與第二水冷板之間。第二水冷板與第三水冷板用以與發熱元件相熱耦合。發熱元件位於第二水冷板與第三水冷板之間。電源分配件包含一第一電源分配板。第一電源分配板設置於第二水冷板上。

根據上述實施例之伺服器裝置、擴充模組及散熱模組，由於第二水冷板、第三水冷板、發熱元件與電源分配件共同構成擴充模組，故當操作者需維修擴充模組時，可直接將擴充模組自第一水冷板拆除，而無需將第三水冷板、發熱元件與第二水冷板自電源分配件逐個拆除，進而可簡化擴充模組的維修流程。

此外，相較於一般伺服器裝置係透過多個流管來連接第三水冷板與第二水冷板而造成理線上的困難，本實施例透過設有第一水冷板來取代多個流管，除了可降低理線複雜度，還可提升伺服器裝置內的空間利用率。

再者，相較於一般電源分配板係設置於熱源系統的底側，本實施例之第一電源分配板係設置於第二水冷板，即呈反向設置而設置於第三水冷板、發熱元件與第二水冷板的頂側。如此一來，第一水冷板、第三水冷板或第二水冷板漏出的冷卻流體不會流至第一電源分配板，進而可避免漏出的冷卻流體對第一電源分配板造成毀損。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

請參閱圖1至圖4。圖1為根據本發明實施例所述之伺服器裝置的立體示意圖。圖2為圖1之伺服器裝置的分解示意圖。圖3為圖1之伺服器裝置之第一水冷板與擴充模組的分解示意圖。圖4為圖1之伺服器裝置之第一水冷板與擴充模組的另一分解示意圖。

本實施例之伺服器裝置10例如為人工智慧伺服器或雲端伺服器，並包含一機殼11、一第一水冷板12、一進液管13、一出液管14以及一擴充模組15。機殼11的尺寸例如為2U。詳細來說，機殼11具有一底板111以及二側板112。二側板112分別連接於底板111之相對兩側。

第一水冷板12位於機殼11內，並設置於底板111。舉例來說，第一水冷板12例如透過螺絲(未繪示)而鎖附於機殼11。其中，第一水冷板12例如近似於佔據整個底板111。此外，第一水冷板12例如由高導熱材質所製成。舉例來說，第一水冷板12例如由銅所製成。進液管13以及出液管14與第一水冷板12相連通。進液管13用以供一冷卻流體(未繪示)流入第一水冷板12。出液管14用以供冷卻流體自第一水冷板12流出。其中，冷卻流體例如為水或冷媒。

擴充模組15位於機殼11內，並包含一第二水冷板151、一第三水冷板152、一發熱元件153以及一電源分配件154。其中，第二水冷板151、第三水冷板152以及電源分配件154共同構成對發熱元件153散熱的一散熱模組。第二水冷板151可拆卸地裝設於第一水冷板12，並與第一水冷板12相連通。在本實施例中，第一水冷板12具有多個第一快拆接頭121。第二水冷板151包含一中央部1511以及四角落部1512。四角落部1512連接於中央部1511。第二水冷板151具有多個第二快拆接頭1513。這些第二快拆接頭1513分別位於四角落部1512。第一水冷板12與第二水冷板151透過這些第一快拆接頭121與這些第二快拆接頭1513相連通。

詳細來說，第一水冷板12內例如區分為二第一流道(未繪示)。此外，中央部1511內例如區分為二第二流道(未繪示)，且二第一流道不相連通，以及二第二流道不相連通。二第一流道之一者、中央部1511之一側的這些第一快拆接頭121與這些第二快拆接頭1513以及二第二流道之一者相連通，且二第一流道之另一者、中央部1511之另一側的這些第一快拆接頭121與這些第二快拆接頭1513以及二第二流道之另一者相連通。也就是說，每一第一流道與每一第二流道係對應於二第一快拆接頭121與二第二快拆接頭1513而各自構成一閉迴循環，且二閉迴循環的結構相同。

第三水冷板152可拆卸地裝設於第一水冷板12，並與第一水冷板12相密封。其中，第三水冷板152例如至少部分嵌入第一水冷板12。詳細來說，第一水冷板12於第三水冷板152之嵌入處具有多個開孔122。當冷卻流體自這些開孔122流出時，可對第三水冷板152進行散熱。此外，由於第一水冷板12與第一水冷板12相密封，故可避免冷卻流體外洩。再者，第三水冷板152至少部分位於第一水冷板12與第二水冷板151之間。透過第一水冷板12近似於佔據整個底板111，以供第二水冷板151與第三水冷板152裝設，但不以此為限，只要第一水冷板12佔據的範圍足以供第二水冷板151與第三水冷板152裝設即可。

發熱元件153例如為晶圓，並裝設於第二水冷板151，並位於第二水冷板151與第三水冷板152之間。發熱元件153與第二水冷板151以及第三水冷板152相熱耦合。也就是說，發熱元件153的相對兩側透過第二水冷板151與第三水冷板152來散熱，並透過第一水冷板12來完成散熱循環。其中，發熱元件153的尺寸例如為12吋。此外，發熱元件153的高解熱需求區係透過第三水冷板152來散熱。

此外，發熱元件153具有多個電連接器1531，以供多個線纜(未繪示)插接。第二水冷板151之四角落部1512凸出於中央部1511的外輪廓，且任二相鄰之四角落部1512之間形成一讓位缺口N。這些電連接器1531分別位於四讓位缺口N處。如此一來，這些電連接器1531不會受第二水冷板151所干涉。其中，這些電連接器1531分別設置於多個電路板(未標示)，且這些電路板例如透過表面黏著技術(Surface Mount Technology，SMT)而連接於發熱元件153的本體。

電源分配件154用以分配電源，並包含一第一電源分配板1541以及一第二電源分配板1542。詳細來說，第二電源分配板1542係自第一電源分配板1541分離的板件。第一電源分配板1541設置於第二水冷板151的中央部1511上。綜上所述，第一電源分配板1541、第二水冷板151、發熱元件153與第三水冷板152係依序沿自遠離第一水冷板12處朝靠近第一水冷板12處堆疊，即當機殼11呈水平放置時，第一電源分配板1541、第二水冷板151、發熱元件153與第三水冷板152係依序由上而下堆疊於第一水冷板12。也就是說，相較於一般電源分配板設置於熱源系統的底側，本實施例之第一電源分配板1541係呈反向設置而設置於第二水冷板151、發熱元件153與第三水冷板152的頂側。此外，透過設有第二水冷板151，可供發熱元件153裝設，並且可對發熱元件153以及第一電源分配板1541進行散熱。其中，第一電源分配板1541、第二水冷板151、發熱元件153與第三水冷板152例如透過螺絲(未繪示)而鎖附於第一水冷板12。

其中，第一電源分配板1541覆蓋於中央部1511的面積例如小於或等於中央部1511的面積。也就是說，第一電源分配板1541未遮蔽讓位缺口N。如此一來，當操作者插拔這些線纜於發熱元件153的這些電連接器1531時，操作者的視線不會被第一電源分配板1541遮擋而可直接看到這些線纜與這些電連接器1531，且這些電連接器1531不會受第二水冷板151所干涉，故可直接於讓位缺口N處插拔這些線纜而無需拆除第二水冷板151。

此外，第一電源分配板1541例如具有400VDC的熱插拔控制器與保險絲、電源供應器以及DC/DC電源轉換器(未繪示)。第二電源分配板1542設置於第一水冷板12上，並具有多個電源分配器15421。其中，這些電源分配器15421例如用以將規格為3.6kW的電源供應器自400VDC轉換為50VDC，以及將DC/DC電源轉換器自48VDC轉換為12VDC。

在本實施例中，由於第二水冷板151、第三水冷板152、發熱元件153與電源分配件154共同構成擴充模組15，故當操作者需維修擴充模組15時，可直接將擴充模組15自第一水冷板12拆除，而無需將第三水冷板152、發熱元件153與第二水冷板151自電源分配件154逐個拆除，進而可簡化擴充模組15的維修流程。

此外，相較於一般伺服器裝置係透過多個流管來連接第三水冷板152與第二水冷板151而造成理線上的困難，本實施例透過設有第一水冷板12來取代多個流管，除了可降低理線複雜度，還可提升伺服器裝置10內的空間利用率。

再者，相較於一般電源分配板係設置於熱源系統的底側，本實施例之第一電源分配板1541係設置於第二水冷板151，即呈反向設置而設置於第三水冷板152、發熱元件153與第二水冷板151的頂側。如此一來，第一水冷板12、第三水冷板152或第二水冷板151漏出的冷卻流體不會流至第一電源分配板1541，進而可避免漏出的冷卻流體對第一電源分配板1541造成毀損。

進一步來說，由於電源分配件154包含第一電源分配板1541以及第二電源分配板1542，且第二電源分配板1542係自第一電源分配板1541分離的板件，故除了可將第一電源分配板1541的厚度減少例如2倍至3倍以更提升伺服器裝置10內的空間利用率之外，還可分散電源分配件154的發熱元件，而避免發熱元件過度集中於靠近發熱元件153處，使得第一電源分配板1541以及第二電源分配板1542分別透過第二水冷板151以及第一水冷板12來進行散熱。如此一來，可提升擴充模組15的散熱效率。

在本實施例中，第一快拆接頭121與第二快拆接頭1513的數量各為多個，且角落部1512的數量為四個，但不以此為限。在其他實施例中，第一快拆接頭與第二快拆接頭的數量也可以各僅為單個，且角落部的數量也可以為三個以下或五個以上。

在本實施例中，發熱元件153的高解熱需求區係透過第三水冷板152來散熱，但不以此為限。在其他實施例中，發熱元件的高解熱需求區也可以透過第二水冷板來散熱。

在本實施例中，電源分配器15421的數量為多個，但不以此為限。在其他實施例中，電源分配器的數量也可以僅為單個。

請一併參閱圖5與圖6。圖5為圖1之伺服器裝置的側視示意圖。圖6為圖1之伺服器裝置中冷卻流體流動的流程示意圖。

在本實施例中，由於二閉迴循環的結構相同，故以下以二閉迴循環之一者為例來說明。當冷卻流體如圖6所示自進液管13沿方向A流入第一水冷板12時，冷卻流體如圖5所示自第一水冷板12沿方向B透過第一快拆接頭121與第二快拆接頭1513而流入第二水冷板151，並於第二水冷板151內沿方向C流動。此時冷卻流體吸收發熱元件153所產生並傳遞至第二水冷板151的熱量。接著，吸收熱量的冷卻流體自第二水冷板151沿方向D回流至第一水冷板12。接著，吸收熱量的冷卻流體如圖6所示自第一水冷板12沿方向E流至出液管14而流出第一水冷板12外，以進行下一次的冷卻循環。

此外，如圖6所示，冷卻流體流入第一水冷板12後亦會於第一水冷板12內沿方向F流動，並透過這些開孔122而一併吸收發熱元件153所產生並傳遞至第三水冷板152的熱量來進行熱交換。

根據上述實施例之伺服器裝置、擴充模組及散熱模組，由於第二水冷板、第三水冷板、發熱元件與電源分配件共同構成擴充模組，故當操作者需維修擴充模組時，可直接將擴充模組自第一水冷板拆除，而無需將第三水冷板、發熱元件與第二水冷板自電源分配件逐個拆除，進而可簡化擴充模組的維修流程。

此外，相較於一般伺服器裝置係透過多個流管來連接第三水冷板與第二水冷板而造成理線上的困難，本實施例透過設有第一水冷板來取代多個流管，除了可降低理線複雜度，還可提升伺服器裝置內的空間利用率。

再者，相較於一般電源分配板係設置於熱源系統的底側，本實施例之第一電源分配板係設置於第二水冷板，即呈反向設置而設置於第三水冷板、發熱元件與第二水冷板的頂側。如此一來，第一水冷板、第三水冷板或第二水冷板漏出的冷卻流體不會流至第一電源分配板，進而可避免漏出的冷卻流體對第一電源分配板造成毀損。

進一步來說，由於電源分配件包含第一電源分配板以及第二電源分配板，且第二電源分配板係自第一電源分配板分離的板件，故除了可將第一電源分配板的厚度減少例如2倍至3倍以更提升伺服器裝置內的空間利用率之外，還可分散電源分配件的發熱元件，而避免發熱元件過度集中於靠近發熱元件處，使得第一電源分配板以及第二電源分配板分別透過第二水冷板以及第一水冷板來進行散熱。如此一來，可提升擴充模組的散熱效率。

雖然本發明以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10:伺服器裝置 11:機殼 111:底板 112:側板 12:第一水冷板 121:第一快拆接頭 122:開孔 13:進液管 14:出液管 15:擴充模組 151:第二水冷板 1511:中央部 1512:角落部 1513:第二快拆接頭 152:第三水冷板 153:發熱元件 1531:電連接器 154:電源分配件 1541:第一電源分配板 1542:第二電源分配板 15421:電源分配器 A~F:方向 N:讓位缺口

圖1為根據本發明實施例所述之伺服器裝置的立體示意圖。 圖2為圖1之伺服器裝置的分解示意圖。 圖3為圖1之伺服器裝置之第一水冷板與擴充模組的分解示意圖。 圖4為圖1之伺服器裝置之第一水冷板與擴充模組的另一分解示意圖。 圖5為圖1之伺服器裝置的側視示意圖。 圖6為圖1之伺服器裝置中冷卻流體流動的流程示意圖。

10:伺服器裝置

11:機殼

111:底板

112:側板

12:第一水冷板

13:進液管

14:出液管

15:擴充模組

1512:角落部

1531:電連接器

154:電源分配件

1541:第一電源分配板

1542:第二電源分配板

15421:電源分配器

N:讓位缺口

Claims (20)

1. 一種伺服器裝置，包含： 一機殼；一第一水冷板，位於該機殼內；以及一擴充模組，位於該機殼內，並包含：一第二水冷板，可拆卸地裝設於該第一水冷板，並與該第一水冷板相連通；一第三水冷板，可拆卸地裝設於該第一水冷板，並與該第一水冷板相連通，且該第三水冷板至少部分位於該第一水冷板與該第二水冷板之間；一發熱元件，裝設於該第二水冷板，並位於該第二水冷板與該第三水冷板之間，且該發熱元件與該第二水冷板以及該第三水冷板相熱耦合；以及一電源分配件，包含一第一電源分配板，該第一電源分配板設置於該第二水冷板上。
2. 如請求項1所述之伺服器裝置，其中該機殼具有一底板以及二側板，該二側板分別連接於該底板之相對兩側，該第一水冷板設置於該底板。
3. 如請求項2所述之伺服器裝置，其中該第三水冷板至少部分嵌入該第一水冷板。
4. 如請求項1所述之伺服器裝置，更包含一進液管以及一出液管，該進液管以及該出液管與該第一水冷板相連通。
5. 如請求項1所述之伺服器裝置，其中該第一水冷板具有至少一第一快拆接頭，該第二水冷板具有至少一第二快拆接頭，該第一水冷板與該第二水冷板透過該至少一第一快拆接頭與該至少一第二快拆接頭相連通。
6. 如請求項5所述之伺服器裝置，其中該第二水冷板包含一中央部以及至少一角落部，該至少一角落部連接於該中央部，該第一電源分配板覆蓋於該中央部，該至少一第二快拆接頭位於該至少一角落部，且該第一電源分配板覆蓋於該中央部的面積小於或等於該中央部的面積。
7. 如請求項6所述之伺服器裝置，其中該至少一第一快拆接頭、該至少一第二快拆接頭以及該至少一角落部的數量各為多個，且該些第二快拆接頭分別位於該些角落部。
8. 如請求項7所述之伺服器裝置，其中該第一水冷板內區分為不相連通的二第一流道，該中央部內區分為不相連通的二第二流道，該二第一流道以及該二第二流道分別與相對應之該些第一快拆接頭以及該些第二快拆接頭構成一閉迴循環。
9. 如請求項7所述之伺服器裝置，其中該發熱元件具有多個電連接器，且任二相鄰之該些角落部之間形成一讓位缺口，該些電連接器分別位於該些讓位缺口處。
10. 如請求項1所述之伺服器裝置，其中該電源分配件更包含一第二電源分配板，該第二電源分配板設置於該第一水冷板上，並具有至少一電源分配器。
11. 一種擴充模組，用以設置於一第一水冷板，該擴充模組包含： 一第二水冷板，用以可拆卸地裝設於該第一水冷板，並與該第一水冷板相連通；一第三水冷板，用以可拆卸地裝設於該第一水冷板，並與該第一水冷板相連通，且該第三水冷板用以至少部分位於該第一水冷板與該第二水冷板之間；一發熱元件，裝設於該第二水冷板，並位於該第二水冷板與該第三水冷板之間，且該發熱元件與該第二水冷板以及該第三水冷板相熱耦合；以及一電源分配件，包含一第一電源分配板，該第一電源分配板設置於該第二水冷板上。
12. 如請求項11所述之擴充模組，其中該第三水冷板用以至少部分嵌入該第一水冷板。
13. 如請求項11所述之擴充模組，其中該第二水冷板具有至少一第二快拆接頭，該第二水冷板用以與該第一水冷板透過該第一水冷板之至少一第一快拆接頭以及該至少一第二快拆接頭相連通。
14. 如請求項13所述之擴充模組，其中該第二水冷板包含一中央部以及至少一角落部，該至少一角落部連接於該中央部，該第一電源分配板覆蓋於該中央部，該至少一第二快拆接頭位於該至少一角落部，且該第一電源分配板覆蓋於該中央部的面積小於或等於該中央部的面積。
15. 如請求項14所述之擴充模組，其中該至少一第一快拆接頭、該至少一第二快拆接頭以及該至少一角落部的數量各為多個，且該些第二快拆接頭分別位於該些角落部。
16. 如請求項15所述之擴充模組，其中該發熱元件具有多個電連接器，且任二相鄰之該些角落部之間形成一讓位缺口，該些電連接器分別位於該些讓位缺口處。
17. 如請求項11所述之擴充模組，其中該電源分配件更包含一第二電源分配板，該第二電源分配板用以設置於該第一水冷板上，並具有至少一電源分配器。
18. 一種散熱模組，用以設置於一第一水冷板並供一發熱元件設置，該散熱模組包含： 一第二水冷板，用以可拆卸地裝設於該第一水冷板，並與該第一水冷板相連通；一第三水冷板，用以可拆卸地裝設於該第一水冷板，並與該第一水冷板相連通，且該第三水冷板用以至少部分位於該第一水冷板與該第二水冷板之間，該第二水冷板與該第三水冷板用以與該發熱元件相熱耦合，且該發熱元件位於該第二水冷板與該第三水冷板之間；以及一電源分配件，包含一第一電源分配板，該第一電源分配板設置於該第二水冷板上。
19. 如請求項18所述之散熱模組，其中該第二水冷板具有至少一第二快拆接頭，該第二水冷板用以與該第一水冷板透過該第一水冷板之至少一第一快拆接頭以及該至少一第二快拆接頭相連通。
20. 如請求項18所述之散熱模組，其中該電源分配件更包含一第二電源分配板，該第二電源分配板用以設置於該第一水冷板上，並具有至少一電源分配器。