一种服务器散热仿真方法、装置、电子设备和存储介质

技术领域

本申请涉及散热仿真技术领域，特别是涉及一种服务器散热仿真方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术

随着集成电路技术的发展，服务器的功率急剧上升，而服务器的体积越来越小，从而使得单位体积的发热量增加，导致服务器发热问题日益突出。热仿真技术的发展为解决电子设备过热问题提供了途径。

工程上通常在产品设计阶段进行热仿真试验，以确定产品模型的温度分布，找出系统热点，并通过改变布局或强化散热等改进措施来消除热点，进而达到设计指标。

现有的散热仿真技术对CPU(central processing unit，中央处理器)、GPU(graphics processing unit，图形处理器)、硬盘和DIMM(Dual Inline Memory Module，双列直插内存模块)等部件的精度较高，但是对VR(Voltage Regulation，电压调整器)芯片的仿真精度严重欠缺。究其原因在于VR芯片的热量主要通过主板散失，但是主板由于层数较多，以层数为18层、每层1盎司的主板为例，单层铜箔至少需要3个网格，主板尺寸为400×430×2.2mm，按照水平方向和垂直方向最大尺寸比为20计算，仅主板的网格数量就需要6亿左右，超出常见服务器计算能力一个数量级。

目前常见的做法是对服务器主板进行简化处理，只设置PCB的覆铜率，由仿真软件Flotherm、Icepak等按照如下公式计算水平方向和垂直方向的导热系数。

其中，K

示例性的，以铜的导热系数

其中，K

由于上述原因，会导致仿真值比实测值高出20～50℃，从而失去了仿真的意义。而在前期散热评估时，往往没有原型机可以进行实测，主要参考热仿真最差的情况，从而导致散热设计冗余，浪费多余的散热片。同时由于散热片自身体积以及固定孔也占用有限的主板空间等因素，若先不加散热片，根据实测确定散热解决方案，在出现实测VR芯片超温需加散热片的情况时，需要在主板开孔，导致主板需要重新设计和打板，加长了设计周期和成本。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的至少一个问题，本申请提供了一种服务器散热仿真方法、装置、电子设备和存储介质，能够提高散热仿真精度，减少网格数量，节省计算资源，缩短产品研制周期，节省研发成本和散热片成本，最小化散热占用的主板空间。

本申请实施例提供的具体技术方案如下：

第一方面，提供一种服务器散热仿真方法，包括：

获取电压调整芯片的计算参数；

根据所述计算参数，确定所述电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区；

根据所述最小热影响区，确定所述服务器主板的网格划分策略，所述网格划分策略包括最小热影响区内划分策略和最小热影响区外划分策略中的至少一种；

根据所述网格划分策略计算，得到所述电压调整芯片的散热策略。

进一步的，所述计算参数包括所述电压调整芯片的热阻、所述电压调整芯片的几何参数、所述电压调整芯片的功耗、所述电压调整芯片所在位置、所述电压调整芯片所在位置对应的风速中的至少一种；所述根据所述计算参数，确定所述电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区，包括：

根据所述电压调整芯片的热阻和所述电压调整芯片的几何参数，在仿真软件中建立双热阻模型；

将所述服务器主板的配置文件导入所述仿真软件中，根据所述计算参数以及所述双热阻模型通过响应面优化法定义所述计算参数的变化范围；

计算满足第一仿真精度时所述电压调整芯片在所述服务器主板上的最小热影响区。

进一步的，所述计算满足第一仿真精度时所述电压调整芯片在所述服务器主板上的最小热影响区通过如下公式进行计算：

其中，Min heat affected area为所述最小热影响区的面积，P为所述电压调整芯片的功耗，R

进一步的，所述电压调整芯片的几何参数包括所述电压调整芯片的长宽比；所述根据所述计算参数，确定所述电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区，还包括：

所述电压调整芯片的长宽比与所述最小热影响区的长宽比相同，根据所述电压调整芯片的长宽比，确定所述电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区。

进一步的，所述根据所述最小热影响区，确定所述服务器主板的网格划分策略，所述网格划分策略包括最小热影响区内划分策略和最小热影响区外划分策略中的至少一种，包括：

在所述最小热影响区内，按照所述服务器主板的详细模型对所述服务器主板每层铜箔进行网格划分；

在所述最小热影响区外，通过仿真软件计算所述服务器主板的材料导热系数，并沿所述服务器主板厚度方向按照主板整体进行网格划分。

进一步的，所述在所述最小热影响区内，按照所述服务器主板的详细模型对所述服务器主板每层铜箔进行网格划分，包括：

在所述最小热影响区内，获取所述服务器主板的铜箔层数，根据所述铜箔层数，按照每层铜箔的第一网格划分数量以及第一网格尺寸比，对所述服务器主板每层铜箔进行网格划分；

所述在所述最小热影响区外，通过仿真软件计算所述服务器主板的材料导热系数，并沿所述服务器主板厚度方向按照主板整体进行网格划分，包括：

在所述最小热影响区外，沿所述服务器主板厚度方向按照第二网格划分数量以及第二网格尺寸比，对所述服务器主板整体进行网格划分；

其中，所述第二网格划分数量不大于所述铜箔层数。

进一步的，所述l的取值范围为1～1.4，所述m的取值范围为0.3～0.5，所述n的取值范围为0.2～0.3，所述x的取值范围为0.9～1.0，所述y的取值范围为0.1～0.2。

第二方面，提供一种服务器散热仿真装置，所述装置包括：

参数获取模块，用于获取电压调整芯片的计算参数；

最小热影响区计算模块，用于根据所述计算参数，确定所述电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区；

网格划分策略模块，用于根据所述最小热影响区，确定所述服务器主板的网格划分策略，所述网格划分策略包括最小热影响区内划分策略和最小热影响区外划分策略中的至少一种；

散热优化模块，用于根据所述网格划分策略计算，得到所述电压调整芯片的散热策略。

第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述服务器散热仿真方法。

第四方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行所述服务器散热仿真方法。

本申请实施例具有如下有益效果：

本申请实施例提供的一种服务器散热仿真方法、装置、电子设备和存储介质，能够提高散热仿真精度，减少网格数量，节省计算资源，缩短产品研制周期，节省研发成本和散热片成本，最小化散热占用的主板空间。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本申请实施例提供的服务器散热仿真方法的总流程图；

图2示出根据本申请一个实施例的服务器散热仿真方法的具体流程图；

图3示出本申请实施例提供的服务器散热仿真装置的结构示意图；

图4示出可被用于实施本申请中所述的各个实施例的示例性系统。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，术语“S1”、“S2”等仅用于步骤的描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本申请，其仅仅是为了方便描述本申请的方法，而不能理解为指示步骤的先后顺序。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例一

本申请提供了一种服务器散热仿真方法，参照图1，包括：

S1、获取电压调整芯片的计算参数；

S2、根据计算参数，确定电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区；

S3、根据最小热影响区，确定服务器主板的网格划分策略，网格划分策略包括最小热影响区内划分策略和最小热影响区外划分策略中的至少一种；

S4、根据网格划分策略计算，得到电压调整芯片的散热策略。

具体的，首先可以获取到VR芯片的计算参数，在根据获取到的VR芯片的计算参数，利用command center(指挥中心)模块功能进行项目的优化设计，通过优化功能多变量模块定义相关变量的变化范围来计算出符合我们仿真精度要求的最小热影响区，再根据计算出的最小热影响区的值，按照上述的最小热影响区内划分策略和最小热影响区外划分策略进行主板的网格划分，得到整体的主板网格划分模型。最后在系统模型中导入主板模型进行求解计算，根据VR芯片的求解结果优化散热片的参数，例如散热片的面积、重量和体积等，确定VR芯片的散热策略。通过这样的方式，能够提高散热仿真精度，减少网格数量，节省计算资源，缩短产品研制周期，节省研发成本和散热片成本，最小化散热占用的主板空间。

在一些实施方式中，计算参数包括电压调整芯片的热阻、电压调整芯片的几何参数、电压调整芯片的功耗、电压调整芯片所在位置、电压调整芯片所在位置对应的风速中的至少一种；基于此，参照图2，S2包括：

S21、根据电压调整芯片的热阻和电压调整芯片的几何参数，在仿真软件中建立双热阻模型；

S22、将服务器主板的配置文件导入仿真软件中，根据计算参数以及双热阻模型通过响应面优化法定义计算参数的变化范围；

S23、计算满足第一仿真精度时电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区。

具体的，双热阻模型中的双热阻就是VR芯片的壳侧热阻和板侧热阻，目的是为了描述不同方向上VR芯片的热阻，来更准确地推算芯片内部的温度分布。而通过独有的floeda文件可以方便快捷地将服务器主板的设计信息(例如几何尺寸、位置、铺铜以及过孔等)从主流的EDA软件(Xpedition PCB、BoardStation、Allegro、CR5000等)导入FloTHERM，同时也支持IDF格式文件的导入，通过csv文件给各器件附加功耗。第一仿真精度即上述我们求取最小热影响区的精度需求，一般第一仿真精度小于等于2℃，即满足小于2℃时的最小热影响区。

在一些实施方式中，上述S23是通过如下公式进行计算的：

其中，Min heat affected area为最小热影响区的面积，P为电压调整芯片的功耗，R

具体的，通过响应面优化法定义计算参数的变化范围即定义上述的调节指数，在一些实施方式中，l的取值范围为1～1.4，m的取值范围为0.3～0.5，n的取值范围为0.2～0.3，x的取值范围为0.9～1.0，y的取值范围为0.1～0.2。

具体的，通过上述Min heat affected area函数求取到的是最小热影响区的面积，单位为平方厘米，充分考虑VR芯片的功耗、VR芯片的热阻、VR芯片所在的位置以及VR芯片所在位置对应的风速。其中，功耗按照SPEC规格功耗考虑；VR芯片的热阻按照SPEC的case以及bace侧热阻两个维度进行考虑；风速按照以80％标准转速时VR芯片对应位置的风速进行考虑；需要注意的是，位置分为CPU前方和CPU后方，因为CPU前方的环境温度较低，因此按照最高环境温度值加5℃考虑，CPU后方由于有CPU或者DIMM的预热，可以按照最高环境温度值再加15℃～20℃考虑。即位置在CPU前方时Z＝5，当位置在CPU后方时Z＝15～20。

在一些实施方式中，电压调整芯片的几何参数包括电压调整芯片的长宽比；基于此，S2还包括：

电压调整芯片的长宽比与最小热影响区的长宽比相同，根据电压调整芯片的长宽比，确定电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区。

具体的，最小热影响区的长宽比可以与VR芯片的长宽比一致，按照相同的长宽比求取，来模拟VR芯片的热影响范围，求取最小热影响区的面积即可得最小热影响区的长与宽。

示例性的，以位置处于CPU后方，Z＝15℃、P＝3W、R

在一些实施方式中，S3包括：

S31、在最小热影响区内，按照服务器主板的详细模型对服务器主板每层铜箔进行网格划分；

S32、在最小热影响区外，通过仿真软件计算服务器主板的材料导热系数，并沿服务器主板厚度方向按照主板整体进行网格划分。

在一些实施方式中，S31包括：

在最小热影响区内，获取服务器主板的铜箔层数，根据铜箔层数，按照每层铜箔的第一网格划分数量以及第一网格尺寸比，对服务器主板每层铜箔进行网格划分；

基于此，S32包括：

在最小热影响区外，沿服务器主板厚度方向按照第二网格划分数量以及第二网格尺寸比，对服务器主板整体进行网格划分；其中，第二网格划分数量不大于铜箔层数。

具体的，按照上述最小热影响区计算出的区域范围，在最小热影响区内考虑主板的详细模型，考虑主板每一层铜箔的厚度，对每层铜箔进行网格划分，按照第一网格划分数量以及第一网格尺寸比进行划分。其中，第一网格划分数量不小于三个，第一网格尺寸比不大于20，假设铜箔层数为20层，则至少划分60个网格。而在最小热影响区外，主板材料导热系数可以通过仿真软件计算得出，沿主板厚度方向整体进行网格划分，按照第二网格划分数量为五个进行考虑，第二网格尺寸比不大于20。由此可见，在最小热影响区外从整体上进行网格划分，减少了网格数量，最终实际能够减少网格数两个数量级，极大地节省了计算资源。

在本实施例中，能够根据VR芯片的计算参数，通过响应面优化法定义计算参数的变化范围，从而计算出服务器VR芯片满足第一仿真精度时的最小热影响区，并在最小热影响区内充分考虑主板的详细模型，在最小热影响区外从整体上对主板进行网格划分，能够减少网格划分数量，节省服务器计算资源，提高散热仿真精度，从而减少散热片的成本，进一步优化散热占用主板的空间。

实施例二

对应上述实施例，本申请还提供了一种服务器散热仿真装置，参照图3，装置包括：参数获取模块、最小热影响区计算模块、网格划分策略模块以及散热优化模块。

其中，参数获取模块，用于获取电压调整芯片的计算参数；最小热影响区计算模块，用于根据所述计算参数，确定所述电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区；网格划分策略模块，用于根据所述最小热影响区，确定所述服务器主板的网格划分策略，所述网格划分策略包括最小热影响区内划分策略和最小热影响区外划分策略中的至少一种；散热优化模块，用于根据所述网格划分策略计算，得到所述电压调整芯片的散热策略。

进一步的，所述计算参数包括所述电压调整芯片的热阻、所述电压调整芯片的几何参数、所述电压调整芯片的功耗、所述电压调整芯片所在位置、所述电压调整芯片所在位置对应的风速中的至少一种；基于此，最小热影响区计算模块还用于根据所述电压调整芯片的热阻和所述电压调整芯片的几何参数，在仿真软件中建立双热阻模型；以及将所述服务器主板的配置文件导入所述仿真软件中，根据所述计算参数以及所述双热阻模型通过响应面优化法定义所述计算参数的变化范围；还用于计算满足第一仿真精度时所述电压调整芯片在所述服务器主板上的最小热影响区。

进一步的，最小热影响区计算模块还用于通过如下公式进行计算：

其中，Min heat affected area为所述最小热影响区的面积，P为所述电压调整芯片的功耗，R

进一步的，所述电压调整芯片的几何参数包括所述电压调整芯片的长宽比；基于此，最小热影响区计算模块还用于所述电压调整芯片的长宽比与所述最小热影响区的长宽比相同，根据所述电压调整芯片的长宽比，确定所述电压调整芯片在服务器主板上的最小热影响区。

进一步的，网格划分策略模块还用于在所述最小热影响区内，按照所述服务器主板的详细模型对所述服务器主板每层铜箔进行网格划分；以及用于在所述最小热影响区外，通过仿真软件计算所述服务器主板的材料导热系数，并沿所述服务器主板厚度方向按照主板整体进行网格划分。

进一步的，网格划分策略模块还用于在所述最小热影响区内，获取所述服务器主板的铜箔层数，根据所述铜箔层数，按照每层铜箔的第一网格划分数量以及第一网格尺寸比，对所述服务器主板每层铜箔进行网格划分；以及用于在所述最小热影响区外，沿所述服务器主板厚度方向按照第二网格划分数量以及第二网格尺寸比，对所述服务器主板整体进行网格划分；其中，所述第二网格划分数量不大于所述铜箔层数。

进一步的，所述l的取值范围为1～1.4，所述m的取值范围为0.3～0.5，所述n的取值范围为0.2～0.3，所述x的取值范围为0.9～1.0，所述y的取值范围为0.1～0.2。

关于服务器散热仿真装置的具体限定可以参见上文中对于服务器散热仿真方法实施例中的相关限定，故此处不作赘述。上述服务器散热仿真装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

实施例三

对应上述实施例，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时可以实现上述服务器散热仿真方法。

如图4所示，在一些实施例中，系统能够作为各所述实施例中的任意一个用于服务器散热仿真方法的上述电子设备。在一些实施例中，系统可包括具有指令的一个或多个计算机可读介质(例如，系统存储器或NVM/存储设备)以及与该一个或多个计算机可读介质耦合并被配置为执行指令以实现模块从而执行本申请中所述的动作的一个或多个处理器(例如，(一个或多个)处理器)。

对于一个实施例，系统控制模块可包括任意适当的接口控制器，以向(一个或多个)处理器中的至少一个和/或与系统控制模块通信的任意适当的设备或组件提供任意适当的接口。

系统控制模块可包括存储器控制器模块，以向系统存储器提供接口。存储器控制器模块可以是硬件模块、软件模块和/或固件模块。

系统存储器可被用于例如为系统加载和存储数据和/或指令。对于一个实施例，系统存储器可包括任意适当的易失性存储器，例如，适当的DRAM。在一些实施例中，系统存储器可包括双倍数据速率类型四同步动态随机存取存储器(DDR4SDRAM)。

对于一个实施例，系统控制模块可包括一个或多个输入/输出(I/O)控制器，以向NVM/存储设备及(一个或多个)通信接口提供接口。

例如，NVM/存储设备可被用于存储数据和/或指令。NVM/存储设备可包括任意适当的非易失性存储器(例如，闪存)和/或可包括任意适当的(一个或多个)非易失性存储设备(例如，一个或多个硬盘驱动器(HDD)、一个或多个光盘(CD)驱动器和/或一个或多个数字通用光盘(DVD)驱动器)。

NVM/存储设备可包括在物理上作为系统被安装在其上的设备的一部分的存储资源，或者其可被该设备访问而不必作为该设备的一部分。例如，NVM/存储设备可通过网络经由(一个或多个)通信接口进行访问。

(一个或多个)通信接口可为系统提供接口以通过一个或多个网络和/或与任意其他适当的设备通信。系统可根据一个或多个无线网络标准和/或协议中的任意标准和/或协议来与无线网络的一个或多个组件进行无线通信。

对于一个实施例，(一个或多个)处理器中的至少一个可与系统控制模块的一个或多个控制器(例如，存储器控制器模块)的逻辑封装在一起。对于一个实施例，(一个或多个)处理器中的至少一个可与系统控制模块的一个或多个控制器的逻辑封装在一起以形成系统级封装(SiP)。对于一个实施例，(一个或多个)处理器中的至少一个可与系统控制模块的一个或多个控制器的逻辑集成在同一模具上。对于一个实施例，(一个或多个)处理器中的至少一个可与系统控制模块的一个或多个控制器的逻辑集成在同一模具上以形成片上系统(SoC)。

在各个实施例中，系统可以但不限于是：服务器、工作站、台式计算设备或移动计算设备(例如，膝上型计算设备、手持计算设备、平板电脑、上网本等)。在各个实施例中，系统可具有更多或更少的组件和/或不同的架构。例如，在一些实施例中，系统包括一个或多个摄像机、键盘、液晶显示器(LCD)屏幕(包括触屏显示器)、非易失性存储器端口、多个天线、图形芯片、专用集成电路(ASIC)和扬声器。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/或技术方案。本领域技术人员应能理解，计算机程序指令在计算机可读介质中的存在形式包括但不限于源文件、可执行文件、安装包文件等，相应地，计算机程序指令被计算机执行的方式包括但不限于：该计算机直接执行该指令，或者该计算机编译该指令后再执行对应的编译后程序，或者该计算机读取并执行该指令，或者该计算机读取并安装该指令后再执行对应的安装后程序。在此，计算机可读介质可以是可供计算机访问的任意可用的计算机可读存储介质或通信介质。

通信介质包括藉此包含例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的通信信号被从一个系统传送到另一系统的介质。通信介质可包括有导的传输介质(诸如电缆和线(例如，光纤、同轴等))和能传播能量波的无线(未有导的传输)介质，诸如声音、电磁、RF、微波和红外。计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据可被体现为例如无线介质(诸如载波或诸如被体现为扩展频谱技术的一部分的类似机制)中的已调制数据信号。术语“已调制数据信号”指的是其一个或多个特征以在信号中编码信息的方式被更改或设定的信号。调制可以是模拟的、数字的或混合调制技术。

在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。

实施例四

对应上述实施例，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于执行服务器散热仿真方法。

在本实施例中，计算机可读存储介质可包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动的介质。例如，计算机可读存储介质包括，但不限于，易失性存储器，诸如随机存储器(RAM,DRAM,SRAM)；以及非易失性存储器，诸如闪存、各种只读存储器(ROM,PROM,EPROM,EEPROM)、磁性和铁磁/铁电存储器(MRAM,FeRAM)；以及磁性和光学存储设备(硬盘、磁带、CD、DVD)；或其它现在已知的介质或今后开发的能够存储供计算机系统使用的计算机可读信息/数据。

尽管已描述了本申请实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例中范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。