用于图形工作站的液冷系统模组以及图形工作站的制作方法

本发明涉及一种用于图形工作站的液冷系统模组以及图形工作站。

背景技术：

随着语音处理、图像处理、自然语言处理等深度学习技术的发展，以此为市场需求的高性能图形工作站应运而生。该类工作站产品与以往的普通工作站最大的区别在于显卡的配备及由此产生的工作互联，同时，由于高性能显卡的存在，其整机工作过程中所产生的热量急剧提升，这对散热系统的驱热能力提出了严峻的挑战。目前市场上大部分的图形工作站产品仍是以风冷方式进行散热，配备以高风量、风压的系统风扇以及带有主动散热效果的显卡来达到整机散热的目的。同时，Intel、Nvidia等显卡厂商亦会对高功耗的显卡推出一些带有冷板散热方式的产品，戴尔、惠普等服务器厂商也会根据显卡的散热性能开发一些液冷、风冷复合型的服务器产品，但此类产品未形成一定模式，灵活度差，维护难度大且不易实现量产化。

随着显卡应用需求的提升，其工作时的热耗散在急剧提升，最高功耗可以达到300W/卡，但与此相对应的温度限值却维持不变(工作时核心温度不超过85℃)，所以，对于传统的风冷方式来说，带有被动型散热器的显卡在系统中的散热难度极大，而主动型散热器由于风扇性能的限制对散热的提升也是杯水车薪；另一方面，随着显卡需求数量的提升，多个显卡在同一机箱内同时工作的散热更是难上加难，基本无法满足服务器常规的工作环境需求(承受最高35℃环境温度)与工作温度要求。基于以上散热难点，很多服务器厂商会采用性能较强的系统风扇或为显卡区域专设风扇墙，但这些会以降低机器工作环境温度以及整体噪音为代价，不能从根本上解决散热问题。还有一些厂商会将配备冷板的显卡放入自身的液冷循环系统中，但是基于此种设计的机型大都具备外部液冷循环系统，复杂度较高且量产化难度较大。

技术实现要素：

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能实现高性能图形工作站高效散热的液冷系统模组以及图形工作站。

根据本发明的实施例，提供了一种用于图形工作站的液冷系统模组，包括：冷板，冷板上连接有第一管路和第二管路；以及风扇和水排模块，第一管路连接至风扇和水排模块，并且风扇和水排模块还通过第三管路与第二管路连接。

根据本发明的实施例，风扇和水排模块进一步包括第一组风扇和水排模块和第二组风扇和水排模块，其中，第一管路连接至第一组风扇和水排模块，并且第三管路连接至第二组风扇和水排模块，第一组风扇和水排模块和第二组风扇和水排模块之间相互连接。

根据本发明的实施例，第一组风扇和水排模块和第二组风扇和水排模块之间通过快速接头相互连接。

根据本发明的实施例，第三管路和第二管路均连接至泵组件。

根据本发明的实施例，泵组件包括与第二管路连接的第一泵和与第三管路连接的第二泵，并且第一泵和第二泵之间通过第四管路连接。

根据本发明的实施例，风扇和水排模块包括彼此连接的风扇和水排。

根据本发明的实施例，第一管路和第二管路均通过管夹和密封螺栓与冷板连接。

根据本发明的实施例，还提供了一种图形工作站，图形工作站包括CPU、内存、显卡、电源模块以及如上所述的液冷系统模组。

本发明的有益技术效果在于：

在本发明的用于图形工作站的液冷系统模组中，冷板上连接有第一管路和第二管路，第一管路连接至风扇和水排模块，并且风扇和水排模块还通过第三管路与第二管路连接，通过这种结构，当将该液冷系统模组安装至图形工作站时，能实现高性能图形工作站的高效散热，无需复杂的外部液冷系统，部件组合灵活，噪音性能好，可靠性高，维护性好，易于量产化。

附图说明

图1是本发明用于图形工作站的液冷系统模组的结构示意图；以及

图2是本发明图形工作站的结构示意图。

具体实施方式

现参照附图对本发明进行描述，如图1和图2所示，本发明提供了一种用于图形工作站的液冷系统模组10。该液冷系统模组10包括冷板12以及风扇和水排模块18。

具体地，如图1所示，冷板12上连接有第一管路14和第二管路16，第一管路14连接至风扇和水排模块18，并且风扇和水排模块18还通过第三管路20与第二管路16连接。通过这种结构，当将该液冷系统模组安装至图形工作站时，能实现高性能图形工作站的高效散热，无需复杂的外部液冷系统，部件组合灵活，噪音性能好，可靠性高，维护性好，易于量产化。

进一步如图1所示，在本发明的一个优选实施例中，风扇和水排模块18进一步包括第一组风扇和水排模块22和第二组风扇和水排模块24。具体地，第一管路14连接至第一组风扇和水排模块22，并且第三管路20连接至第二组风扇和水排模块24，其中，第一组风扇和水排模块22和第二组风扇和水排模块24之间相互连接。可选地，在一个实施例中，第一组风扇和水排模块22和第二组风扇和水排模块24之间通过快速接头26相互连接。可以理解的是，风扇和水排模块18的数量以及连接方式可以根据具体使用情况而定，本发明不局限于此。

继续参照图1，在本发明的一个优选实施例中，第三管路20和第二管路16均连接至泵组件。具体地，泵组件包括与第二管路16连接的第一泵34和与第三管路20连接的第二泵36，并且第一泵34和第二泵36之间通过第四管路28连接。优选地，风扇和水排模块18包括彼此连接的风扇38和水排40，即，上述实施例中的第一组风扇和水排模块22以及第二组风扇和水排模块24均包括风扇和水排。

优选地，在一个实施例中，第一管路14和第二管路16均通过管夹30和密封螺栓32与冷板12连接。当然应当理解，其它可选的连接方式均可以应用在本发明中，这可以根据具体使用情况而定，本发明不局限于任何连接方式。

根据本发明的另一方面，还提供了一种图形工作站44，该图形工作站44包括CPU 42、内存43、显卡46、电源模块45以及如上所述的液冷系统模组。

如图所示，在本发明的模组中，冷板、水冷头的设计需要根据显卡和CPU的外形、功耗、芯片分布等特点进行外形及内部流道设计，外形尺寸的设计及公差的控制直接影响与发热芯片的接触，从而影响接触热阻，对最终的换热效果意义重大；同时，内部流道的设计对于均温性、系统压力降具有决定作用。

在本发明中，需要根据机型的部件布局确定换热器和风扇的具体位置，通过有效的气流组织达到换热器换热和电源、内存等部件风冷散热的双重效果。此液冷系统中显卡冷板、CPU水冷头以及换热器部分均可作为单独模组进行整合，即可根据显卡数量、CPU数量以及整机的换热量需求配备相应数量的冷板、水冷头以及换热器。此液冷系统为独立密闭式系统，无需外部复杂的液冷循环作为支持；在外部具备液冷循环系统并希望整机接入的时候，可将换热器部分的软管直接接入外部液冷接口，实现开放式液冷循环。此液冷循环系统的各部分软管、快速接头等部件均具有较高的维护性，便于拆装及后期维护。此液冷系统的冷板、水冷头及换热器均为间接式换热方式，无需冷却液直接接触芯片，可靠性较高，量产化及产品化更易实现。

当将该模组应用在图形工作站中时，该液冷系统的主要构成是显卡冷板、CPU水冷头、换热器、水泵和风扇。显卡及CPU工作中产生的热量经由冷板及水冷头中的冷却液体带至换热器中，换热器通过系统风扇的作用将内部的液体冷却之后在泵的作用下再次循环至显卡及CPU部分进行冷却的动作，以此周而复始达到散热的目的。由于液冷的换热系数极高，所以系统风扇可以在较低的转速下即可达到显卡、CPU等大功率器件的有效散热；同时，系统风扇在冷却换热器的同时可以对电源、内存等部件进行风冷冷却，整机噪音较低，基本维持在满载噪音40db以下。

综上所述，本发明的液冷系统中显卡冷板、CPU水冷头以及换热器部分均可作为单独模组进行整合，即可根据显卡数量、CPU数量以及整机的换热量需求配备相应数量的冷板、水冷头以及换热器。并且，此液冷系统为独立密闭式系统，无需外部复杂的液冷循环作为支持；在外部具备液冷循环系统并希望整机接入的时候，可将换热器部分的软管直接接入外部液冷接口，实现开放式液冷循环。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。