模块化的计算机和热管理的制作方法
【专利说明】模块化的计算机和热管理
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请涉及且要求于2013年3月11日提交的、名称为“Modular Computer andThermal Management”的美国临时申请(“共同未决临时申请”)的序列号n0.61/776，682的优先权。通过引用方式将共同未决临时申请的全部内容并入本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及模块化计算机核的应用。更具体地，本发明涉及混合电路的使用，该混合电路包括高功耗处理器和低功耗处理器以连同气流设计一起在散热模块中提供可选择的“热设计功耗”(TDP)。
【背景技术】
[0004]近年来，小且薄的计算装置受到高度欢迎。小且薄的计算装置的一些示例包括来自苹果计算机有限公司(Apple Computer.1nc.)的iPad和iPhone、来自英特尔公司(IntelCorporat1n)及其合作伙伴的“ultrabook”笔记本计算机以及来自Google有限公司及其合作伙伴的超薄“Android智能手机”。为了支持这些“超级”装置，微处理器制造商已经提供了低功耗微处理器(例如ARM微处理器或者无风扇x86微处理器)。这些微处理器(其消散小于3W TDP(即3瓦特的“热设计功耗”))主要目标是基本应用。为了执行更高级应用，需要较高功耗微处理器。但是具有高于3瓦特的TDP的微处理器需要适当散热模块以用于散热。此外，典型的超级计算装置的尺寸(即大约地，智能手机的尺寸)难以将适当散热模块挤压到有限空间中。这种装置上的其它约束条件包括:(i)装置整体上务必尽可能轻；(?)形状因素务必为手持尺寸；(iii)噪声务必保持最小，以便对(例如在衬衫袋中)携带它非常靠近人体的用户的非入侵；并且(iv)外壳温度务必保持足够低以允许手持。因此，能够在超级计算装置的有效空间内消散高功耗微处理器的热量的新散热模块被期望，以支持尚级应用。
[0005]金属块已经用于散热器，其安装在低功耗无风扇微处理器上来散热。使用金属机箱(chassis)或者机壳(case)来充当低功耗微处理器的被动散热器也是普遍的。然而，为了将热量从较高功耗微处理器转移，需要更大且更完整散热模块。这种散热模块可以包括散热板、热管以及散热器。进一步地，通常也包括集成风扇来在散热器上增加气流以快速驱逐热空气离开机箱或者机壳。
[0006]排除显示器和触摸面板之外，典型超薄装置的主体小于一厘米厚度。大体积的散热块不适合该厚度。此外，不可能将传统冷却风扇放入在智能手机尺寸的计算机的范围内。对于计算机供应品挑战的是，找到冷却其中使用高功耗微处理器的智能手机尺寸计算机的设计。在提供这种方案的尝试中，一些计算机热量管理公司(例如台湾的SUN0N)设计了适合于有限空间的强大的“微型风扇”。然而，这些新的“微型”产品未以有效方式生成足够气流来冷却高功耗微处理器。
【发明内容】
[0007]根据本发明的一个实施例，创建用于超薄(或者智能手机尺寸的)模块化计算机(“计算机核”)的设计，以在不需要紧密集成的离心式风扇的情况下从高功耗微处理器散热。在那个设计中，风扇被放置在与计算机核分离的外部计算平台(“计算装置”)中。在一个实施例中，计算机核和计算装置被提供单独外壳。计算机核和计算装置可以紧密连接，以通过它们相应外壳壁上存在的连接器来形成集成式计算装置。也可以提供用于固定该连接的锁定机构。
[0008]根据本发明的一个实施例，计算机核为集成式计算装置提供计算能力，而计算装置为集成式计算装置提供外围接口电源。在一个实施例中，计算机核和计算装置二者的外壳都具有由它们相应壁中的开口形成的进气口和出气口。当连接时，每个配对的进气口和出气口允许气流流过计算计算机核和计算装置二者。在一个实施例中，计算装置具有内置风扇，以通过连接处的匹配的进气口和出气口将空气吹到计算机核中或者从计算机核抽吸空气。在一个实施例中，计算机核具有在微处理器上安装的散热器、可选散热板、和热管，以用于散热。在一个实施例中，计算机核可以具有金属机箱或者机壳，其用作被动散热器以用于散热。在另一个实施例中，计算机核包括由ARM微处理器和x86微处理器组成的混合电路。微处理器中的一个可以被选择，以用于根据集成式计算装置中的冷却气流是否可用来执行基本应用或者高级应用。
[0009]本发明提供的优势在于:提供包括高功耗微处理器和低功耗微处理器的混合电路，使得可选热设计功耗(TDP)对用户可用。因此，当需要时使合适的TDP可用。
[0010]本发明提供的优势在于:分离传统集成式散热模块中常见的风扇。计算装置中的风扇可以在不需要计算机核的外壳中的空间的情况下来将空气吹到空间有限的计算机核中或者从空间有限的计算机核抽吸空气。
[0011]本发明提供的优势在于:允许用于不同计算装置的不同风扇尺寸。不同风扇尺寸允许更宽范围的可调整空气容量和可用的流动。
[0012]本发明提供的优势在于:在计算机核的一端或者边缘处容纳散热器，以当垂直而不是水平地定位计算机核时促进且利用对流或者“烟囱”效应。由集成式计算装置中的组件(例如微处理器)加热的空气趋于上升，由此在大致“竖直”方向创建自然气流。本发明通过设置计算机核的定向来利用该效果，这促进该气流增强冷却散热装置(例如散热器)和微处理器。
[0013]本发明提供的优势在于:在计算机核的一端或者边缘处容纳散热器。当散热器还用作天线以用于通信时，该定位增加了来自散热器的辐射。
【附图说明】
[0014]当考虑结合随后的详细描述时，可以通过参照附图来获得本发明的完整实施例，其中:
[0015]图1是计算机核200的俯视图和连接的计算装置100的局部视图。
[0016]图2是根据本发明的一个实施例的连接的计算机核200和计算装置100的剖视图。
[0017]图3a是使用x86处理器和ARM处理器的计算机核200的一个实现方式的俯视图。
[0018]图3b是图3a的计算机核200沿着通过连接器220的计算机核的长度的实现方式的剖视图。
[0019]图4是示出根据本发明的一个实施例的计算装置100和计算机核200在专用接口或者开放式接口上连接的一个示例性实现方式的框图。
[0020]图5示出根据本发明的一个实施例的示出由连接的计算装置100和计算机核200执行的系统启动操作的流程图500。
[0021]图6是示出根据本发明的一个实施例的集成式计算装置100和计算机核200与外部装置300和400之间交互的框图；
[0022]图7是根据本发明的一个实施例的示出其上放置天线的计算装置100的机箱的剖面图。
[0023]为了清楚和简要的目的，类似的元素和组件贯穿附图始终承载相同的指定和编号。
【具体实施方式】
[0024]图1是计算机核200的俯视图和连接的计算装置100的局部视图。如图1所示，计算机核200为智能手机尺寸且被设计为连接到计算装置100。在底板250上，计算机核200包括:中央处理单元(CPU) 201c、图形处理单元(GPU) 201g、嵌入式控制器201e以及其它计算组件。在一些实施例中，计算机核200和计算装置100以任何方式(例如水平地，竖直地或者使用小于270度的角度的旋转机制)通过底座连接器220和载体连接器120连接。为了简化该详细描述，计算装置100上的组件描述为“载体”，而计算机核200上的组件描述为“底座”。这些连接器的引脚(例如USB引脚、A/V引脚、功耗引脚以及数据引脚)被功能性地映射，以允许适当信号在计