一种电子板卡的芯片散热器的设置方法及电子板卡

技术领域

本发明属于电子、电器领域，涉及一种电子板卡的芯片散热器的设置方法及电子板卡。

背景技术

随着大数据和深度学习得到越来越多应用，对于底层硬件和芯片也提出了新的要求。与传统的处理器强调“处理能力”不同，大数据和深度学习应用强调的往往是“算力”以及“能效比”。由于大数据和深度学习应用算法中的特征提取和处理使用的都往往是实打实的计算，因此需要高算力的芯片以期在尽可能短的时间里完成计算。另一方面，能效比也是重要指标。能效比指的是完成计算所需要的能量，能效比越好则完成相同计算消耗的能量越小。

在大功率芯片领域，尤其是芯片阵列级联中的应用场景，芯片的散热优化越来越成为产品设计的关注点。对于双芯片板卡或是多芯片板卡需要调节工作频率和功耗需要一致的情况，很难比较精确快速的调节，而复杂的算法又过于复杂，整体的效果也未必理想。

实际产品的情况较为复杂，包括安装装配工艺，产品制造质量差异、板卡在整机中的分布布局，整机在系统中位置，都会对板卡前后芯片散热情况产生影响。

而对于多芯片大规模集群阵列的情况，往往希望芯片能够高效的同频工作，能够发挥系统的最大优势，而对于芯片的温度散热温度如何能够尽量做到优化，如何充分发挥每一个芯片的运算效率一直是个问题。

发明内容

鉴于此，本公开提供一种PCIe板卡芯片散热器的设置方法及PCIe板卡：本公开首先通过前后芯片散热器的高度调整，实现温度的差异性缩小，实现第一级别的调整，能够基本解决芯片前后温度在一定范围内的优化；后面对前后散热齿疏密的进一步优化，实现第二级的调整，将系统的散热面积与系统风阻更加优化，能让系统的散热更加均衡，芯片的效能发挥更优。

具体地：一种电子板卡的芯片散热器的设置方法，所述板卡上安装有多个芯片，每个芯片上均设有散热器，每个散热器均包括与芯片产生热传导作用的基座和设置在基座上的散热齿，其特征在于：包括如下步骤：

S01：第一级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿的尺寸调整，使多个芯片实现不同的散热，从而减少多个芯片在运行时之间的温差；S02：第二级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿疏密的调整，进一步减少多个芯片在运行时之间的温差。

或者，N01：第一级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿疏密的调整，使多个芯片实现不同的散热，减少多个芯片在运行时之间的温差；N02：第二级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿的尺寸调整，进一步减少多个芯片在运行时之间的温差。

优选地，第一级散热调整：通过构建多个芯片的模型，通过热力学仿真的方式，调整部分或全部散热器的散热齿的尺寸，减少多个芯片在运行时之间的温差；

第二级散热调整：通过构建芯片的模型，通过热力学仿真的方式，通过调整部分或全部散热器的散热齿的疏密，进一步减少多个芯片在运行时之间的温差。

优选地，步骤S01中通过调整散热齿的高度或长度或宽度，减少多个芯片在运行时之间的温差；

步骤S02中通过调整散热齿的个数，减少多个芯片在运行时之间的温差。

优选地，所述多个芯片在运行时之间的温差为：多个芯片在预设频率运行时之间的温差。

另外本公开提供一种电子板卡，所述板卡上安装有多个芯片，每个芯片上均设有散热器，每个散热器均包括与芯片产生热传导作用的基座和设置在基座上的散热齿，部分或全部散热器的散热齿的高度和/或大小和/或散热齿的疏密设置不同，使部分或全部的多个芯片实现不同的散热，从而减少多个芯片在运行时之间的温差。

优选地，设置部分或全部散热器的散热齿的高度和/或大小不同，减少多个芯片在运行时之间的温差；设置部分或全部散热器的散热齿疏密设置不同，进一步减少多个芯片在运行时之间的温差。

优选地，多个芯片包括第一芯片和第二芯片，第一芯片靠近板卡的冷却风的进风端设置，第二芯片靠近板卡冷却风的出风端设置。

优选地，所述电子板卡为PCIe板卡。

优选地，所述电子板卡形成为盒状，多个芯片和多个散热器位于所述盒内，所述盒形成有进风口和出风口。

优选地，所述多个芯片在运行时之间的温差为：多个芯片在预设频率运行时之间的温差。

优选地，所述多个芯片为需要同频工作的芯片。

优选地，所述多个芯片的散热器具有相同的宽度和不同的高度，所述多个芯片对应的散热器沿所述冷却风流动的方向，高度逐渐增高。

优选地，所述多个芯片的散热器具有相同的高度和不同的宽度，所述多个芯片的散热器沿所述冷却风流动的方向，从窄到宽。

优选地，所述多个芯片的散热器沿所述冷却风流动的方向，形成从低到高的阶梯状；所述多个芯片的导风部件沿所述冷却风流动的方向，形成从低到高的阶梯状。

优选地，所述多个芯片的导风部件设置在所述散热器的至少一侧，为长条形结构，所述长条形结构的长度方向横向于冷却风的流动方向，且沿所述冷却风流动的方向，长条形结构的长度从窄到宽。

另外本公开提供一种电子集成装置，其特征在于：包括多个本公开的电子板卡，并将所述多个电子板卡集成一起。

有益效果：

本公开提供的PCIe板卡芯片散热器的设置方法及PCIe板卡，通过多个芯片散热齿的尺寸调整，实现温度的差异性缩小，实现第一级别的调整；然后再通过散热齿的疏密调整，实现温度差异的更加精确调整。本公开通过构建多个芯片的模型，通过热力学仿真的方式，调整多个芯片散热器的尺寸，调整散热齿的疏密，减少多个芯片在运行时之间的温差，提高能效。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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本发明的PCIe板卡示意图。

图2本发明的PCIe板卡芯片的温度曲线示意图。

图3本发明的多级PCIe板卡级联在一起的示意图。

其中：1-PCIe板卡，2-第一散热器，3-第二散热器，4-进风端，5-出风端，6-连接接口，21-第一散热齿，31-第二散热齿。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图1-3对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：

如图1所示，电子板卡在具体的产品设计过程中，为了在有限设备空间内充分发挥系统性能，PCIe板卡1可采用前后双芯片的布局方式，前、后双芯片为如在冷却风的流动方向上，前、后分布。而双芯片的布局方式，由于进入后芯片的冷却风由于已经冷却了前芯片，其温度较高，从而导致散热方面往往后一个芯片其要承载前面芯片的热量，从而使两个芯片温度不一致，后端芯片的温度远高于前一个芯片温度，前后温度往往有一定差异。

在PCIe板卡1中，如果前后芯片温度差异大，且后一个芯片温度过高，要充分发挥算力，需要芯片在不同频率，需要设计较为复杂的算法实现算力的发挥；但对于芯片矩阵连接，且需要工作在同样频率的情况，即使再通过复杂的算法优化，也只能以最低频率为基准，芯片的算力和能效比都大大打了折扣。

如图1所示，本公开的电子板卡，所述板卡上安装有多个芯片，多个芯片上均设有散热器。每个芯片上均设有散热器，每个散热器均包括与芯片产生热传导作用的基座和设置在基座上的散热齿，多个芯片包括第一芯片和第二芯片，第一芯片设有第一散热器2，第一散热器2包括第一散热齿21，第二芯片设有第二散热器3，第二散热器3包括第二散热齿31，第一散热齿21的高度小于第二芯片的第二散热齿31的高度。第一芯片靠近板卡的冷却风的进风端4设置，第二芯片靠近板卡冷却风的出风端5设置。

所述电子板卡为PCIe板卡1。所述电子板卡形成为盒状，多个芯片和多个散热器位于所述盒内，所述盒形成有进风口和出风口。

多个芯片的散热器具有相同的宽度和不同的高度，所述多个芯片对应的散热器沿所述冷却风流动的方向，高度逐渐增高。

多个芯片的散热器具有相同的高度和不同的宽度，所述多个芯片的散热器沿所述冷却风流动的方向，从窄到宽。

多个芯片的散热器沿所述冷却风流动的方向，形成从低到高的阶梯状；所述多个芯片的导风部件沿所述冷却风流动的方向，形成从低到高的阶梯状。

多个芯片的导风部件设置在所述散热器的至少一侧，为长条形结构，所述长条形结构的长度方向横向于冷却风的流动方向，且沿所述冷却风流动的方向，长条形结构的长度从窄到宽。上述这种情况，适用于散热器的宽度不同的情况，如第一芯片对应的散热器的宽度小于第二芯片对应的散热器的宽度，长条形结构设置在第一芯片对应的散热器的至少一侧，从而可影响后一个散热器的冷却风。

本公开提供一种电子板卡的芯片散热器的设置方法，所述板卡上安装有多个芯片，所述多个芯片上均设有散热器，所述散热器形成有多个散热齿，包括如下步骤：S01：第一级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿的尺寸调整，使多个芯片实现不同的散热，从而减少多个芯片在运行时之间的温差；S02：第二级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿疏密的调整，进一步减少多个芯片在运行时之间的温差。

同样地，本发明也可采用如下方式以减少芯片间的温差：N01：第一级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿疏密的调整，使多个芯片实现不同的散热，减少多个芯片在运行时之间的温差；N02：第二级散热调整：通过部分或全部散热器的散热齿的尺寸调整，进一步减少多个芯片在运行时之间的温差。

第一级散热调整：通过构建多个芯片的模型，通过热力学仿真的方式，调整部分或全部散热器的散热齿的尺寸，减少多个芯片在运行时之间的温差；第二级散热调整：通过构建芯片的模型，通过热力学仿真的方式，通过调整部分或全部散热器的散热齿的疏密，进一步减少多个芯片在运行时之间的温差。步骤S01中通过调整散热齿的高度或长度或宽度，减少多个芯片在运行时之间的温差；步骤S02中通过调整散热齿的个数，减少多个芯片在运行时之间的温差。

所述多个芯片在运行时之间的温差为：多个芯片在预设频率运行时之间的温差。

如图3所示，本公开还提供一种电子集成装置，包括多个本公开的电子板卡，并将所述多个电子板卡集成一起。

本公开中，通过两级的逐步控制，首先，通过分析芯片的发热量，调整散热齿的高度，实现第一级的优化，然后，通过散热齿的优化，优化不同散热齿齿数进行二次优化，从而实现散热效果的进一步优化。

如图2和表一所示，示意出了采用本公开的散热器的第一级的优化的芯片的温度情况，首先通过前后散热齿的高度差异，通过仿真，找到最佳的温度位置和散热齿高度。具体如表一：

表一

本公开的散热器的第一级的优化的芯片的温度情况，其结果如表二所示。

表二

本公开解决两个芯片或多个芯片同时同频工作时，对多芯片阵列级联情况，能够进行比较精确的温度控制，实现较优系统级工作效果。相对于传统方式，此方案由于是两级控制，可以进行更加精细的量化控制，可以解决多芯片同频工作时候，每一个芯片都相对能够发挥最大性能的效果。

在不增加均热板或热管成本的情况下，能够有效优化多芯片的运算性能，能够有效避免同频工作时的“木桶效应”，让整个系统的芯片综合运算性能达到更佳效果。

在多级芯片阵列互联的产品使用中，通过第一级的散热齿高度优化和第二级散热齿疏密的优化，实现前后芯片之间的温度均衡，从而实现芯片阵列系统性能的更优化，本公开采用了多级优化控制达到温度均衡调节的目的。

主要集中在大功率芯片散热中，尤其是希望芯片同频工作在相近温度，芯片之间相互级联，可以扩展到其它产品形态，设计思想类似，在多级芯片阵列或类似情况中，需要前后芯片或发热模块的温度尽量相似，解决系统级的散热问题，可以通过散热器高度或宽度或长度的调节，也可以在此基础上，进一步对散热器的散热齿来进一步优化，最终达到芯片或发热模块能够温度近似，从而实现系统级性能较优的配置。

本本公开中，适用场景不仅仅如此，在不同功耗、不同芯片的场景，为了解决不同排序的芯片发热温度的不同，也可以采用此思路进行优化和解决，产品形态也不仅仅如图例所示，主要采用相关思路，对散热器进行优化，优化系统散热。

有益效果：

本公开提供的PCIe板卡1芯片散热器的设置方法及PCIe板卡1，所述PCIe板卡1包括多个芯片，多个芯片上对应设置有多个散热器，所述散热器形成有多个散热齿。本公开首先通过多个芯片散热齿的尺寸调整，实现温度的差异性缩小，实现第一级别的调整；然后再通过散热齿的疏密调整，实现温度差异的更加精确调整。本公开通过构建多个芯片的模型，通过热力学仿真的方式，调整多个芯片散热器的尺寸，调整散热齿的疏密，减少多个芯片在运行时之间的温差。解决木桶效应理论中“短板”效应，前后散热能力基本一致，实现较优设计，从而使得多个芯片的温度差值缩小，提高能效。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。