用于液体冷却电子器件的复合多通道液体部件的制作方法

1.本发明的实施例总体上涉及数据中心冷却。更具体地，本发明的实施例涉及具有用于冷却具有高功率密度的多个电子部件的多个集成通道的液体冷却设备的设计。


背景技术：

2.冷却是计算机系统和数据中心设计中的一个重要因素。封装在服务器内部的诸如高性能处理器的高性能电子部件的数量稳步增加，从而增加了在服务器正常操作期间产生和散发的热量。如果在数据中心内使用的服务器在其中操作的热环境被允许随着时间的推移而温度升高，那么该服务器的可靠性就会降低。维持适当的热环境对于数据中心中这些服务器的正常操作以及服务器的性能和寿命至关重要。它需要更有效且高效的冷却解决方案，尤其是在冷却这些高性能服务器的情况下。
3.鲁棒性冷却解决方案对于在其他应用中的高功率密度电子器件的热管理也至关重要。例如，云计算和边缘计算将越来越多地与5g技术结合使用。尤其是在边缘计算中，更多的计算和存储资源可能需要位于更靠近终端用户的位置，而不是依赖核心数据中心或集中式云环境。一个这样的应用是自主车辆的边缘计算。在自主车辆上，多个传感器组装在车辆上。由这些传感器收集的数据可以使用车辆上的计算硬件在本地计算。随着更复杂的特征和日益严格的精度要求被添加到自主车辆系统，车载硬件的计算和存储资源也不断增加，从而产生更高的功率密度和更高的热密度，这需要改进的热管理解决方案。
4.冷却服务器和其他高性能电子部件(例如中央处理器(cpu)、图形处理器(gpu)等)的一个复杂因素在于，多个芯片或板通常被紧密封装而产生非常高的功率密度和热密度。空气冷却可能无法提供足够的冷却能力，并且可能需要液体冷却。然而，由于在复杂的封装环境中有限的空间和与液体管道相关联的潜在的可靠性问题，液体冷却通常具有挑战性。例如，在流体管道和分配网络的流体端口和软管之间的连接点可能容易泄漏。液体冷却设备的设计和流体分配网络的内部流体管理也可能涉及具有挑战性的工程分析和设计权衡考虑。例如，液体冷却设备内流体的更高流动阻力可以实现更好的传热系数，但代价是更大的操作功耗。刚性设计可能无法灵活调整和扩展，以满足高性能和高功率密度环境的日益严格的热管理需求。因此，需要一种可扩展的、可靠的、高效的、可维护的和低成本的液体冷却设计，以满足复杂封装环境中高性能电子部件的热管理需求。


技术实现要素：

5.本公开实施例旨在至少解决相关技术中的上述技术问题之一。
6.本公开实施例提供一种数据中心的液体冷却装置，包括：多个冷却通道，用于输送液体；供应通道，连接到所述多个冷却通道以将所述液体分配到所述多个冷却通道；返回通道，连接到所述多个冷却通道以从所述多个冷却通道收集所述液体；流体入口端口，连接到所述供应通道，以将所述液体从冷却液体源供应到所述供应通道；流体出口端口，连接到所述返回通道，以将所述液体返回到所述冷却液体源；和多个冷板，被配置成接触多个电子部
件以通过所述液体移除由所述电子部件产生的热量，其中，所述多个冷却通道、所述供应通道、所述返回通道、所述流体入口端口、所述流体出口端口和所述多个冷板被集成到多个堆叠框架上。
7.本公开实施例还提供一种数据中心系统，包括：多个电子机架，每个电子机架包含多个服务器机箱，并且每个服务器机箱对应于一个或更多个服务器，其中，每个服务器机箱包括：多个冷却通道，用于输送液体；供应通道，连接到所述多个冷却通道以将所述液体分配到所述多个冷却通道；返回通道，连接到所述多个冷却通道以从所述多个冷却通道收集所述液体；流体入口端口，连接到所述供应通道，以将所述液体从冷却液体源供应到所述供应通道；流体出口端口，连接到所述返回通道，以将所述液体返回到所述冷却液体源；和多个冷板，被配置成接触所述一个或更多个服务器的多个电子部件以通过所述液体移除由所述电子部件产生的热量，其中，所述多个冷却通道、所述供应通道、所述返回通道、所述流体入口端口、所述流体出口端口和所述多个冷板被集成到多个堆叠框架上。
附图说明
8.本发明的实施例在附图的图中通过示例而不是限制的方式示出，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件。
9.图1是示出根据一个实施例的数据中心设施的示例的框图。
10.图2是示出根据一个实施例的电子机架的示例的框图。
11.图3是示出根据一个实施例的冷板配置的示例的框图。
12.图4示出了根据一个实施例的具有呈一种流体分配配置的多个冷却通道的液体冷却设备的侧视图。
13.图5示出了根据一个实施例的具有呈一种流体分配配置的多个冷却通道的液体冷却设备的俯视图。
14.图6示出了根据一个实施例的液体冷却设备的俯视图，液体冷却设备具有呈中央流体分配配置的多个冷却通道，在冷却通道的两侧上具有入口通道和出口通道。
15.图7示出了根据一个实施例的液体冷却设备的侧视图，液体冷却设备具有呈中央流体分配配置的冷却通道，在冷却通道的两侧上具有入口通道和出口通道。
16.图8示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道的液体冷却设备的俯视图，示出了在冷却通道的一侧上的流体输入端口。
17.图9示出了根据一个实施例的图8的液体冷却设备的流体分配路径。
18.图10示出了根据一个实施例的图8的液体冷却设备的一部分的侧视图，示出了竖直流体返回通道和在竖直流体返回通道的顶部上的流体出口端口。
19.图11示出了根据一个实施例的图8的液体冷却设备的完整组件的分解侧视图，示出了流体流动路径。
20.图12示出了根据一个实施例的呈另一种配置的液体冷却设备的侧视图，其中入口通道在夹在两层多个冷却通道之间的中间部段中。
21.图13示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道的液体冷却设备的透视图，示出了流体入口端口和出口端口。
22.图14a示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道的液体冷却设备的一种配置的
侧剖视图，示出了在多个冷却通道的一侧上的流体入口端口和在多个冷却通道的相对侧上的流体出口端口。
23.图14b示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道的液体冷却设备的另一种配置的侧剖视图，示出了在多个冷却通道的一侧上的流体入口端口和在多个冷却通道的顶部上的流体出口端口。
24.图14c示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道的液体冷却设备的另一种配置的侧剖视图，示出了在多个冷却通道的一侧上的流体入口端口和在多个冷却通道的相对侧上的流体出口端口，其中用于冷却通道的入口通道或出口通道的一部分垂直于冷却通道的翅片通道定位。
具体实施方式
25.将参照下面讨论的细节描述本发明的各种实施例和方面，并且附图将示出各种实施例。以下描述和附图是对本发明的说明，并且不应被理解为对本发明的限制。描述了许多具体细节，以提供对本发明的各种实施例的透彻理解。然而，在某些情况下，为了提供本发明的实施例的简明讨论，没有描述众所周知的或常规的细节。
26.在说明书中对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的不同地方出现的短语“在一个实施例中”不一定都指同一实施例。
27.公开了用于高功率密度电子器件的液体冷却的设备的设计。液体冷却设备可以包括多个集成的冷却通道，用于以冷却通道和流体分配路径的各种配置来冷却电子器件。流体输入端口和流体输出端口连接到外部冷却源的供应和返回环路，以将冷却液体分配到电子器件并返回液体。流体输入端口可以连接到入口通道，入口通道将冷却液体分配到多个集成通道的多个入口。流体输出端口可以连接到出口通道，出口通道为从多个集成通道离开的流体提供汇聚通道。集成通道可以具有翅片结构，以提供增加的表面积，从而有利于受热流体的空气冷却。流体输入端口、流体输出端口和冷却通道的不同布局和封装使得液体冷却设备能够针对具有不同热剖面的电子部件或系统进行优化。液体冷却设备和流体分配网络的设计提供了封装在小占用面积中的多个高密度电子器件(例如在同一板上的多个高密度芯片)的高效液体冷却，从而提高了冷却性能、可靠性、效率、可扩展性和降低成本，以满足复杂封装环境中高性能电子部件的热管理需求。
28.在一个实施例中，液体冷却设备包括用于输送液体的冷却通道的阵列。供应通道连接到冷却通道的阵列，以将液体分配到冷却通道。返回通道连接到冷却通道的阵列，以收集从冷却通道离开的液体。流体入口端口连接到供应通道，以将液体从冷却液体源供应到供应通道。流体出口端口连接到返回通道，以将液体返回到冷却液体源。冷板的阵列被设计成与电子部件的阵列进行接触，并通过液体移除由电子部件产生的热量。冷却通道的阵列、供应通道、返回通道、流体入口端口、流体出口端口和冷板的阵列被集成到堆叠的多个框架中以组装液体冷却设备。
29.在一个实施例中，流体入口端口被设计成延伸穿过在冷却通道的阵列的一侧上的多个堆叠框架，以将液体供应到供应通道。类似地，流体出口端口被设计成延伸穿过在冷却通道的阵列的相对侧上的多个堆叠框架，以返回液体。供应通道被设计成将液体从与流体
入口端口相同的一侧分配到冷却通道的阵列。返回通道被设计成从与流体出口端口相同的一侧收集来自冷却通道的阵列的液体。
30.在一个实施例中，流体入口端口被设计成延伸穿过在冷却通道的阵列的一侧上的多个堆叠框架，以将液体供应到供应通道。流体出口端口被设计成从冷却通道的阵列上方返回液体。返回通道包括堆叠在冷却通道的阵列上方的单独返回通道的阵列，以收集来自单独冷却通道的液体。返回通道还包括堆叠在单独返回通道的阵列上方的汇聚通道，以收集来自返回通道的液体。流体出口端口被设计成位于汇聚通道上方以返回液体。堆叠框架的第一框架可以集成冷却通道的阵列和冷板的阵列。堆叠框架的第二框架可以集成单独冷却通道的阵列。堆叠框架的第三框架可以集成汇聚通道和流体出口端口。
31.图1是示出根据一个实施例的数据中心或数据中心单元的示例的框图。在该示例中，图1示出了数据中心的至少一部分的俯视图。参考图1，根据一个实施例，数据中心系统100包括一行或多行信息技术(it)部件、设备或仪器101-102的电子机架，诸如例如通过网络(例如，因特网)向各种客户端提供数据服务的计算机服务器或计算节点。在该实施例中，每行包括诸如电子机架110a-110n的电子机架的阵列。然而，可以实现更多或更少行的电子机架。典型地，行101-102平行对齐，前端面朝彼此，后端彼此背离，在其间形成过道103，以允许管理人员在其中行走。然而，也可以应用其他配置或布置。例如，两行电子机架可以背对背彼此面对，而不在它们之间形成过道，同时它们的前端彼此背离。电子机架的后端可以联接到房间冷却液体歧管。
32.在一个实施例中，电子机架(例如，电子机架110a-110n)中的每一个包括壳体，以容纳在其中操作的堆栈中布置的多个it部件。电子机架可以包括冷却液体歧管、多个服务器插槽(例如，配置有相同或相似形状因数的标准搁架或机箱)、以及能够插入服务器插槽和从服务器插槽中移除的多个服务器机箱(也称为服务器刀片或服务器搁架)。每个服务器机箱代表具有一个或更多个处理器、存储器和/或永久存储设备(例如，硬盘)的计算节点，其中计算节点可以包括在其中操作的一个或更多个服务器。处理器中的至少一个附接到液体冷板(也称为冷板组件)以接收冷却液体。此外，一个或更多个可选的冷却风扇与服务器机箱相关联，以向其中包含的计算节点提供空气冷却。请注意，冷却系统120可以联接到多个数据中心系统，例如数据中心系统100。
33.在一个实施例中，冷却系统120包括连接到建筑物/房屋容器外部的冷却塔或干式冷却器的外部液体环路。冷却系统120可以包括但不限于蒸发冷却、自由空气、排散大的热质量和废热回收设计。冷却系统120可以包括或联接到提供冷却液体的冷却液体源。
34.在一个实施例中，每个服务器机箱模块化地联接到冷却液体歧管，使得服务器机箱可以从电子机架移除，而不影响冷却液体歧管和电子机架中剩余的服务器机箱的操作。在另一实施例中，每个服务器机箱通过快速释放联接组件联接到冷却液体歧管，快速释放联接组件具有联接到柔性软管以将冷却液体分配到处理器的服务器液体入口连接器和服务器液体出口连接器。服务器液体入口连接器用于经由机架液体入口连接器从安装在电子机架的后端上的冷却液体歧管接收冷却液体。服务器液体出口连接器用于将携带从处理器交换的热量的较温或较热的液体经由机架液体出口连接器发送到冷却液体歧管，然后返回到电子机架内的冷却剂分配单元(cdu)。
35.在一个实施例中，设置在每个电子机架的后端上的冷却液体歧管联接到液体供应
管线132(也称为房间供应歧管)，以从冷却系统120接收冷却液体。冷却液体通过附接到处理器安装在其上的冷板组件的液体分配环路分配，以从处理器移除热量。冷板被配置成类似于散热器，其中附接或嵌入有液体分配管。携带从处理器交换的热量的所得的较温或较热的液体经由液体返回管线131(也称为房间返回歧管)传输回冷却系统120。
36.液体供应/返回管线131-132被称为数据中心或房间液体供应/返回管线(例如，全局液体供应/返回管线)，其向行101-102的所有电子机架供应冷却液体。液体供应管线132和液体返回管线131联接到位于每个电子机架内的cdu的热交换器，形成一次环路。热交换器的二次环路联接到电子机架中的每个服务器机箱，以将冷却液体递送到处理器的冷板。
37.在一个实施例中，数据中心系统100还包括可选的气流递送系统135，以产生气流，使气流行进通过电子机架的服务器机箱的空气空间，以交换由于计算节点(例如，服务器)的操作而由计算节点产生的热量，并将交换热量的气流排放到外部环境或冷却系统(例如，空气-液体热交换器)以降低气流的温度。例如，空气供应系统135产生凉/冷空气的气流，以从过道103通过电子机架110a-110n循环，从而带走交换的热量。
38.凉气流通过电子机架的前端进入电子机架，而暖/热气流从电子机架的后端离开电子机架。带有交换的热量的暖/热空气从房间/建筑物中排出，或者使用诸如空气-液体热交换器的单独的冷却系统进行冷却。因此，冷却系统是液体-空气混合冷却系统，其中由处理器产生的一部分热量经由相应的冷板由冷却液体移除，而由处理器(或其他电子器件或处理设备)产生的热量的剩余部分通过气流冷却移除。
39.图2是示出根据一个实施例的电子机架的框图。电子机架200可以代表如图1所示的任何电子机架，诸如例如电子机架110a-110n。参考图2，根据一个实施例，电子机架200包括但不限于cdu 201、机架管理单元(rmu)202以及一个或更多个服务器机箱203a-203e(统称为服务器机箱203)。服务器机箱203可以分别从电子机架200的前端204或后端205插入服务器插槽(例如，标准搁架)的阵列中。请注意，尽管这里示出了五个服务器机箱203a-203e，但是在电子机架200内可以保持更多或更少的服务器机箱。还要注意，cdu 201、rmu 202和/或服务器机箱203的特定位置仅出于说明的目的而示出；也可以实现cdu 201、rmu 202和/或服务器机箱203的其他布置或配置。在一个实施例中，电子机架200可以向环境开放，或者部分地由机架容器容纳，只要冷却风扇能够产生从前端到后端的气流。
40.此外，对于服务器机箱203中的至少一些，可选的风扇模块(未示出)与服务器机箱相关联。风扇模块中的每一个包括一个或更多个冷却风扇。风扇模块可以安装在服务器机箱203的后端上或电子机架上，以产生从前端204流动，行进穿过服务器机箱203的空气空间，并在电子机架200的后端205处离开的气流。
41.在一个实施例中，cdu 201主要包括热交换器211、液体泵212和泵控制器(未示出)，以及一些其他部件，例如液体贮存器、电源、监控传感器等。热交换器211可以为液体-液体热交换器。热交换器211包括具有入口端口和出口端口的第一环路，第一环路具有联接到外部液体供应/返回管线131-132以形成一级环路的第一对液体连接器。联接到外部液体供应/返回管线131-132的连接器可以设置或安装在电子机架200的后端205上。液体供应/返回管线131-132(也称为房间液体供应/返回管线)可以如上所述联接到冷却系统120。
42.此外，热交换器211还包括具有两个端口的第二环路，第二环路具有联接到液体歧管225(也称为机架歧管)以形成二级环路的第二对液体连接器，二级环路可以包括用于向
服务器机箱203供应冷却液体的供应歧管(也称为机架液体供应管线或机架供应歧管)和用于将较暖的液体返回到cdu 201的返回歧管(也称为机架液体返回管线或机架返回歧管)。请注意，cdu 201可以为任何种类的市售或定制的cdu。因此，本文将不描述cdu 201的细节。
43.服务器机箱203中的每一个可以包括一个或更多个it部件(例如，中央处理单元或cpu、通用/图形处理单元(gpu)、存储器和/或存储设备)。每个it部件可以执行数据处理任务，其中it部件可以包括安装在存储设备中、加载到存储器中并由一个或更多个处理器执行以执行数据处理任务的软件。服务器机箱203可以包括联接到一个或更多个计算服务器(也称为计算节点，例如cpu服务器和gpu服务器)的主机服务器(称为主机节点)。主机服务器(具有一个或更多个cpu)典型地通过网络(例如，因特网)与客户端对接，以接收对诸如存储服务(例如，诸如备份和/或恢复的基于云的存储服务)的特定服务的请求，以及对执行应用来执行某些操作(例如，图像处理、深度数据学习算法或建模等，作为软件即服务或saas平台的一部分)的请求。响应于该请求，主机服务器将任务分配给由主机服务器管理的计算节点或计算服务器(具有一个或更多个gpu)中的一个或更多个。计算服务器执行实际任务，可能在操作期间产生热量。
44.电子机架200还包括可选的rmu 202，其被配置成提供和管理供应给服务器203和cdu 201的电力。rmu 202可以联接到电源单元(未示出)以管理电源单元的功耗。电源单元可以包括必要的电路(例如，交流(ac)到直流(dc)或dc到dc功率转换器、电池、变压器或调节器等)，以向电子机架200的其余部件提供电力。
45.在一个实施例中，rmu 202包括优化模块221和机架管理控制器(rmc)222。rmc 222可以包括监视器，以监视电子机架200内各种部件(诸如例如计算节点203、cdu 201和风扇模块)的操作状态。具体地，监视器从各种传感器接收表示电子机架200的操作环境的操作数据。例如，监视器可以接收表示处理器、冷却液体和气流的温度的操作数据，这些数据可以经由各种温度传感器来捕获和收集。监视器还可以接收表示由风扇模块和液体泵212产生的风扇功率和泵功率的数据，这些数据可以与它们各自的速度成比例。这些操作数据被称为实时操作数据。请注意，监视器可以被实现为rmu 202内的独立模块。
46.基于操作数据，优化模块221使用预定优化函数或优化模型执行优化，以导出用于风扇模块的一组最佳风扇速度和用于液体泵212的最佳泵速度，使得液体泵212和风扇模块的总功耗达到最小，同时与液体泵212和风扇模块的冷却风扇相关联的操作数据在它们各自的设计规格内。一旦已经确定最佳泵速度和最佳风扇速度，rmc 222基于最佳泵速度和风扇速度来配置液体泵212和风扇模块的冷却风扇。
47.作为示例，基于最佳泵速度，rmc 222与cdu 201的泵控制器通信，以控制液体泵212的速度，液体泵212进而控制供应到液体歧管225的冷却液体的液体流量，以分配到至少一些服务器机箱203。类似地，基于最佳风扇速度，rmc 222与风扇模块中的每一个通信，以控制风扇模块的每个冷却风扇的速度，进而控制风扇模块的气流速率。请注意，风扇模块中的每一个可以用其特定的最佳风扇速度来单独控制，并且不同风扇模块和/或同一风扇模块内的不同冷却风扇可以具有不同的最佳风扇速度。
48.请注意，如图2所示的机架配置仅出于说明目的而示出和描述；其他配置或布置也可以是可适用的。例如，cdu 201可以为可选单元。服务器机箱203的冷板可以联接到机架歧管，机架歧管可以直接联接到房间歧管131-132，而不使用cdu。尽管未示出，但是电源单元
可以设置在电子机架200内。电源单元可以被实现为与服务器机箱相同或相似的标准机箱，其中电源机箱可以被插入到任何标准搁架中，替换任何服务器机箱203。此外，电源机箱还可以包括电池备用单元(bbu)，以在主电源不可用时向服务器机箱203提供电池电力。bbu可以包括一个或更多个电池组，并且每个电池组包括一个或更多个电池单元，以及用于对电池单元进行充电和放电的必要的充电和放电电路。
49.图3是示出根据一个实施例的处理器冷板配置的框图。处理器/冷板组件300可以代表如图2所示的服务器机箱203的任何处理器/冷板结构。参考图3，处理器301被插入到安装在印刷电路板(pcb)或主板302上的处理器插座上，印刷电路板或主板302联接到数据处理系统或服务器的其他电子部件或电路。处理器301还包括附接到其的冷板303，冷板303联接到机架歧管，机架歧管联接到液体供应管线132和/或液体返回管线131。由处理器301产生的一部分热量经由冷板303被冷却液体移除。热量的剩余部分进入下方或上方的空气空间，其可以通过由冷却风扇304产生的气流移除。
50.图4示出了根据一个实施例的具有呈一种流体分配配置的多个冷却通道的液体冷却设备401的侧视图。液体冷却设备401可以集成到图2的电子机架200或图1所示的电子机架中的任何it设备中，例如电子机架110a-110n。
51.在一个实施例中，液体冷却设备401可以为诸如联接到图2的液体歧管225的二级环路的液体分配环路的一部分，二级环路用于向服务器刀片203供应冷却液体，并返回携带经由冷板303从电子部件交换的热量的暖液体。液体冷却设备401可以具有集成在框架405上的多个冷却通道403，以提供输送流体的导管。在一个实施例中，冷却通道403可以具有翅片结构，翅片结构被成形为提供流动阻力以改善流体分配和管理效率。在一个实施例中，翅片结构可以被成形为提供增加的表面积，以有利于受热流体的空气冷却。具有翅片结构的冷却通道403也可以称为翅片通道或微通道。图4示出了制造有六组冷却通道403的框架405。每组冷却通道403可以包括多个翅片通道或微通道。在一个实施例中，每组冷却通道403可以用于流动携带与冷板交换的热量的流体。然而，液体冷却设备401可以具有不同数量的冷却通道403的组，冷却通道403的组具有不同的形状因数和占用面积。
52.图5示出了根据一个实施例的具有呈一种流体分配配置的多个冷却通道的液体冷却设备501的俯视图。图5可以表示图4的液体冷却设备401的俯视图，液体冷却设备401在框架405上制造有六组冷却通道403。每组冷却通道403可以具有向冷却通道403提供流体的入口通道503和从冷却通道403排出流体的出口通道505。每个冷却通道403的入口通道503和出口通道505将流体输送到冷却通道403的所有翅片通道或微通道。
53.入口通道503和出口通道505可以分别直接或间接地连接到流体入口端口和流体出口端口(未示出)。例如，供应通道603可以连接到每组冷却通道403的入口通道503。供应通道603可以垂直于入口通道503延伸。返回通道605可以连接到每组冷却通道403的出口通道505。返回通道605可以在框架405的与供应通道603相对的一侧上，并且可以垂直于出口通道505延伸。在一个实施例中，供应通道603可以连接到流体入口端口以将流体分配到每个入口通道503，并且返回通道605可以连接到流体出口端口以收集来自每个出口通道505的流体。流体入口端口和流体出口端口可以分别将冷却液体供应到液体冷却设备501中和将暖液体从液体冷却设备501返回。在一个实施例中，液体冷却设备501的液体分配环路可以使用堆叠在一起以便于制造的多个框架来组装。框架405可以代表最靠近待冷却的电子
部件的组件的底部框架。
54.图6示出了根据一个实施例的液体冷却设备601的俯视图，液体冷却设备601具有呈中央流体分配配置的多个冷却通道403，在冷却通道405的两侧上具有入口通道和出口通道。在框架405上同样制造有六组冷却通道403。
55.该配置被称为中央流体分配方案，因为供应通道603将流体从流体输入端口(未示出)分配到每组冷却通道403。类似地，返回通道605收集来自每组冷却通道403的流体，以返回到流体输出端口。与图5的流体分配配置相反，将流体供应到每组冷却通道405的翅片通道或微通道中的入口通道和从每组冷却通道405的翅片通道或微通道中排出流体的出口通道因此可以分别直接连接到流体输入端口和输出端口。因此，供应通道603也可以称为入口通道，并且返回通道605也可以称为出口通道。
56.在一个实施例中，供应通道603和返回通道605可以具有梯形形状，以控制各组冷却通道405之间的流体流动阻力或流体压力，从而改善流体分配和管理效率。例如，如果流体输入端口位于供应通道603的纵向中点附近，则梯形形状可以补偿对于更靠近框架405的外边缘的冷却通道405本来会发生的流体压力的损失。因此，各组冷却通道405之间的流体流动可以更均匀地分布。在一个实施例中，供应通道603和返回通道605可以采取其他形状，以根据每组冷却通道405的期望流体分布和流动效率来定制通过冷却通道405的流体阻力或流体压力。
57.图7示出了根据一个实施例的液体冷却设备701的侧视图，液体冷却设备701具有呈中央流体分配配置的冷却通道，在冷却通道的两侧上具有入口通道和出口通道。在图7中，所有冷却通道被组合成在翅片区域707中的单组翅片通道或微通道。图7可以表示图6的液体冷却设备601的横截面侧视图，其中所有组的冷却通道已经被组合。
58.供应端口703连接到供应通道603，以将流体供应到翅片区域707的翅片通道。供应端口703也可以称为流体输入端口或流体入口端口。返回端口705连接到返回通道605，以收集从翅片区域707的翅片通道离开的流体。返回端口705也可以称为流体输出端口或流体出口端口。供应通道603和供应端口703可以位于翅片通道的一侧上，以将流体从液体冷却设备701的顶部框架供应到底部框架。底部框架可以包含翅片区域707。返回通道605和返回端口705可以位于翅片通道的相对侧上，以将热交换过的流体从底部框架返回到顶部框架。
59.翅片区域707下方的底部框架的接触区域709可以包含与电子部件或电路接触的冷板或散热器，例如图3所示的冷板303和处理器芯片301组件。在一个实施例中，接触区域709中的冷板可以浸入流体中，以交换由电子部件产生的热量。在一个实施例中，冷板可以具有附接或嵌入其中的液体分配管，以将流体通过冷板向外输送到翅片区域707的翅片通道。密封层711可以沉积在底部框架的翅片区域707上方，以防止流体从翅片通道泄漏。当顶部框架与底部框架配合时，顶部框架充当盖子713以盖住翅片通道。
60.图8示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道的液体冷却设备801的俯视图，示出了在冷却通道的一侧上的流体输入端口。图8示出了六组冷却通道403，其以类似于图6的液体冷却设备601的中央分配配置制造在液体冷却设备801的底部框架上。然而，与液体冷却设备601相反，仅流体入口端口703和向冷却通道403供应流体的入口通道的流体进入通道803被设计用于底部框架。流体出口端口和从冷却通道403返回流体的出口通道被设计用于顶部框架，如将要解释的。
61.在一个实施例中，流体进入通道803可以被成形为由虚线示出的三角形，流体入口端口703位于三角形的底的中点附近。流体进入通道803的形状可以被定制以获得更好的效率，同时考虑制造复杂性和成本。流体进入通道803可以执行与图6的供应通道603相同的功能。在一个实施例中，流体进入通道803可以被成形为由实线指示的矩形。如所讨论的，流体进入通道803可以采取其他形状，以根据冷却通道403的流体分布和流动效率要求来定制通过冷却通道403的流体阻力或流体压力。
62.图9示出了根据一个实施例的图8的液体冷却设备801的流体分配路径903。由流体入口端口703供应的流体通过流体进入通道803分配到冷却通道403的组的翅片通道或微通道中。流体在相同的方向上流过翅片通道或微通道，并将被出口通道或返回通道收集，以便通过流体出口端口返回。
63.图10示出了根据一个实施例的图8的液体冷却设备801的一部分的侧视图，示出了竖直流体返回通道1005和在竖直流体返回通道1005的顶部上的流体出口端口705。六组冷却通道中的每一组具有在冷却通道的顶部上的单独返回通道1005，以竖直地返回离开冷却通道的流体。单独返回通道1005也可以称为单独返回端口或竖直返回通道。汇聚通道1007收集从六个单独返回通道1005离开的流体，用于输送到位于汇聚通道1007的顶部上的流体出口端口705。
64.竖直返回通道1005、汇聚通道1007和流体出口端口705可以制造在液体冷却设备801的顶部框架上。因此，液体分配环路将流体从在冷却通道403的一侧上的流体入口端口703递送到流体进入通道803中，通过图9所示的底部框架上的冷却通道403的组的翅片通道或微通道，竖直地通过每组冷却通道403的单独返回通道1005，通过汇聚通道1007，并流出到顶部框架上的流体出口端口705。在一个实施例中，汇聚通道1007和流体出口端口705可以制造在顶部框架上，并且竖直返回通道1005可以制造在不同的框架上。
65.图11示出了根据一个实施例的图8的液体冷却设备801的完整组件的分解侧视图，示出了流体流动路径103。液体冷却设备801可以由三个层或框架组装而成。层1或底部框架可以包括冷却通道403的组、可以包含冷板以接触待冷却的电子部件的接触区域709、以及包括向冷却通道403供应流体的流体进入通道803的入口通道。层2或中间框架可以包括用于每组冷却通道403的单独的竖直返回通道1005。层3或顶部框架可以包括汇聚通道1007和流体出口端口705，汇聚通道1007从单独的竖直返回通道1005收集流体。流体入口端口703可以在冷却通道403的一侧向下延伸穿过所有三层，以向层1的入口通道供应冷却液体。
66.如所提及的，从流体入口端口703供应的流体向下流入层1的流体进入通道803，通过接触区域709吸收由电子部件产生的热量，流过冷却通道403的组的翅片通道或微通道，向上输送通过层2的与每组冷却通道403相关联的单独的竖直返回通道1005，汇聚在层3的汇聚通道1007中，并通过流体出口端口705离开。在一个实施例中，这些层可以被翻转，使得包含流体进入通道803、冷板303和冷却通道403的层1可以为顶层。包含单独的竖直返回通道1005的层2仍然是中间层。包含汇聚通道1007的层3可以为底层。流体入口端口703可以位于层1的顶部上，并且流体出口端口705可以在冷却通道403的一侧向上延伸穿过所有三层，以从汇聚通道1007返回流体。
67.图12示出了根据一个实施例的呈另一种配置的液体冷却设备1201的侧视图，其中入口通道在夹在两层多个冷却通道403之间的中间部段中。液体冷却设备1201由上框架
1211和下框架1213组装而成。上框架1211可以包含流体入口端口703和构成冷却通道403的翅片通道的一半。下框架1213可以包含接触区域709和翅片通道的另一半。流体出口端口705可以仅在冷却通道403的与流体入口端口703相对的一侧上连接到下框架1213。上框架1211和下框架1213之间的入口通道可以包括流体通道1203，流体通道1203与流体入口端口703连接，以向翅片通道的两半供应流体。
68.从流体入口端口703供应的流体流入流体通道1203，通过上框架1211和下框架1213两者上的冷却通道403的翅片通道，在下框架1213中聚集，以经由接触区域709中的冷板吸收由电子部件产生的热量，并通过流体出口端口705离开。
69.图13示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道403的液体冷却设备1301的透视图，示出了流体入口端口703和流体出口端口705。液体冷却设备1301可以由包含所讨论的流体分配环路的入口通道和出口通道的多个框架或层组装而成。图13可以表示图5的液体冷却设备501、图6的液体冷却设备601、图7的液体冷却设备701、图8、图9、图10和图11的液体冷却设备801或者图12的液体冷却设备1201的透视图。
70.图14a示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道403的液体冷却设备的一种配置的侧剖视图，示出了在多个冷却通道403的一侧上的流体入口端口703和在多个冷却通道403的相对侧上的流体出口端口705。图14a可以表示图6的液体冷却设备601、图7的液体冷却设备701或图12的液体冷却设备1201的侧剖视图。
71.图14b示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道403的液体冷却设备的另一种配置的侧剖视图，示出了在多个冷却通道403的一侧上的流体入口端口703和在多个冷却通道403的顶部上的流体出口端口705。图14b可以表示图8、图9、图10和图11的液体冷却设备801的侧剖视图。
72.图14c示出了根据一个实施例的具有多个冷却通道403的液体冷却设备的另一种配置的侧剖视图，示出了在多个冷却通道403的一侧上的流体入口端口703和在多个冷却通道403的相对侧上的流体出口端口705，其中用于冷却通道的入口通道或出口通道的一部分垂直于冷却通道的翅片通道定位。图14c可以表示图5的液体冷却设备501的侧剖视图。
73.所述液体冷却设备的各种配置、布局和组件使得流体分配网络能够针对具有不同热剖面的电子部件或系统进行优化。流体分配网络的流体入口端口703、流体出口端口705、入口通道、出口通道和冷却通道403的集成设计提供了封装在小占用面积中的多个高密度电子器件(例如在同一板上的多个高密度芯片)的高效液体冷却，从而提高了冷却性能、可靠性、效率、可扩展性和降低成本，以满足复杂封装环境中高性能电子部件的热管理需求。
74.在前述说明书中，已经参照本发明的具体示例性实施例描述了本发明的实施例。显而易见的是，在不脱离如所附权利要求书中阐述的本发明的更广泛的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。因此，说明书和附图被认为是说明性的，而不是限制性的。