一种服务器的制作方法

1.本发明涉及高性能服务器技术领域，特别涉及一种服务器。


背景技术：

2.噪音是一类引起人烦躁，能够对人体产生严重不良影响的声音，服务器作为一种高性能高速设备，广泛应用于各种领域。为满足各种应用场景日益增长的性能需求，服务器内各模块也需要不断更新升级，运行速度不断提高。传统风冷和水冷散热系统使用的风扇转速和水泵压缩机速度越来越快，结果就是服务器产生的噪音越来越大。长期以来在服务器领域噪音虽然一直在通过各种方式降低，比如使用静音风扇、pwm可调速风扇、在机箱缝隙处贴静音棉等，但噪音大问题仍然普遍存在，没有得到完全解决。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种服务器，用于在保障高性能基础上进行降噪设计，实现整机超低噪音。
4.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
5.一种服务器，包括：机箱和位于所述机箱内部的至少一个热源模块；
6.所述机箱包括导热金属框，至少一个热源模块通过导热元件与所述导热金属框连接，以使所述导热金属框将所述热源模块产生的热量传导至所述机箱的外表面。
7.上述服务器采用导热金属框替代风扇进行散热，并为服务器中的热能模块留出超大散热面积，大幅提高被动散热效果；至少一个热能模块通过高热导率的导热元件与导热金属框实现大面积充分接触，工作时将热量迅速传导到导热金属框上，导热金属框将热量传导至机箱的外表面，利用整个机箱进行被动散热，提高散热效率，以保障服务器高性能运行。并且，由于无需风扇，降低了风扇运行时的噪音。
8.可选地，所述导热元件包括石墨烯散热片。
9.可选地，所述导热金属框为铝合金中框。
10.可选地，所述热源模块包括中央处理器模块、图形处理器模块、电源模块和硬盘模块中的一种或多种。
11.可选地，所述中央处理器模块包括第一主板和安装于所述第一主板上的中央处理器；
12.所述第一主板安装于所述导热金属框，且所述第一主板上与所述中央处理器对应的区域通过所述导热元件与所述导热金属框连接。
13.可选地，所述导热金属框与所述中央处理器对应的区域设有散热片。
14.可选地，所述图形处理器模块包括第二主板和安装于所述第二主板上的图形处理器；
15.所述第二主板安装于所述导热金属框，且所述第二主板上与所述图形处理器对应的区域通过所述导热元件与所述导热金属框连接。
16.可选地，所述导热金属框与所述图形处理器对应的区域设有散热片。
17.可选地，所述机箱的制备材料为铝合金。
18.可选地，所述机箱上设有多个散热孔。
附图说明
19.图1为传统风冷散热设计示意图；
20.图2为本发明实施例提供的一种服务器的散热设计示意图；
21.图3为本发明实施例提供的一种服务器中cpu/gpu的被动散热设计示意图；
22.图4为本发明实施例提供的一种服务器的内部布局三维立体图；
23.图5为图4中另一方向的三维立体图；
24.图6为本发明实施例提供的一种服务器的内部布局的侧视图；
25.图7为本发明实施例提供的一种服务器处于一个角度的三维立体图；
26.图8为本发明实施例提供的一种服务器处于另一个角度的三维立体图。
27.图标：01-cpu；02-gpu；03-主板；04-内存；05-硬盘；06-电源；07-风扇； 1-机箱；2-导热元件；3-中央处理器模块；4-图形处理器模块；5-电源模块；6
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硬盘模块；11-导热金属框；12-散热片；13-散热孔；31-第一主板；32-中央处理器；41-第二主板；42-图形处理器。
具体实施方式
28.服务器是一种用于网络环境中为客户端提供各种服务的专用计算机，主要特性为高可靠性(持续稳定工作时间长)、高可用性(运行速度及响应速度快)、高扩展性及高数据安全性，将服务器按模块化进行划分，可分为：cpu(centralprocessing unit，中央处理器)模块、gpu(graphics processing unit，图形处理器)模块、主板模块、内存模块、硬盘阵列模块、电源模块、机箱模块，其中： cpu模块主要用于整机的指令处理、数据处理、和地址运算，是服务器的大脑； gpu模块主要用于图像处理，包括对视频信息的构建和渲染，图形数据的运算及显示，是服务器的视觉系统；电源模块主要向其他模块提供所需电压和电流，是服务器的心脏；内存模块是cpu与外部各模块沟通的桥梁，cpu所需所有数据都需要先调用到内存中，经过cpu进行运算再由内存传送出去，起到神经系统的作用；硬盘阵列模块是服务器的存储单元，所有数据都要保存到硬盘当中；主板模块负责承接cpu、内存、gpu等模块固定及协调各模块通信联络；机箱模块作为整机的载体，起到骨骼的作用。服务器之所以产生噪音是由于服务器运行速度及数据交换速度高，服务器整机功耗往往高达数百瓦甚至数千瓦且需要24小时不间断运行，各模块在工作时会产生大量热量，特别是cpu、 gpu的核心满载温度甚至可达80度以上，且需要长时间持续运行。如果不能及时散热，温度过高会导致服务器死机甚至损坏，为了对服务器进行散热，各主要模块及机箱往往会使用风冷或水冷对各模块分别进行散热，通过机箱形成风道。例如cpu、gpu、电源、机箱都有自己的散热子系统。其中风冷散热中的风扇，水冷散热中的水泵，以及转速越来越高(目前最高转速已达15000转) 的硬盘，在高负载工作时会产生巨大噪音。传统风冷散热设计如图1所示，机箱主要作为cpu01、gpu02、主板03、内存04、硬盘05以及电源06等各模块的载体，散热方式是通过主板将cpu01、gpu02、内存04模块固定在机箱中框/背板上，主芯片方向向外安装，将热量通过热管导到散热片上，使用多个风扇07将热量吹向机箱外部。如图1中各个风扇，冷空气流
向参照图1中箭头a，热空气流向参照图1中箭头b所示。具体地：(1)cpu散热风扇，转速与cpu温度及cpu利用率联动，利用率越高温度也越高，风扇也会提高转速，噪音越大；(2)gpu散热风扇：转速与gpu温度及gpu利用率联动，利用率越高温度也越高，风扇也会提高转速，噪音越大；(3)电源散热风扇：转速与电源温度及负载联动，负载越高温度也越高，风扇也会提高转速，噪音越大；(4)机箱风扇：转速与主板温度联动，主板温度越高，风扇转速越高，噪音越大；(5)机械硬盘：转速与读写速度及数据量联动，读写速度快且数据量越多，噪音越大。
29.综上，服务器噪音主要来源于主要模块cpu、gpu、电源的相关散热部分及机械硬盘转动声音。这几种噪音源单个产生的噪音可能并不大，但服务器在工作时多个噪音源会联合产生不同频率的混合噪音，而且随着服务器工作使用时间的增加，各组件的老化，混合噪音音量会不断增大，很容易使人心烦意乱，分散注意力，降低工作效率，长时间噪音环境还可能对听觉神经系统产生不良影响。
30.因此，服务器降噪方案设计的主要思路是：(1)提高模块集成度，降低整机功耗。(2)对发热量高的cpu、gpu、电源模块均采用被动散热设计，将热量迅速传导到机箱，充分利用机箱进行散热，无需风扇。(3)机箱使用高热导率材料打造，作为整机散热设备，无需风扇。(4)用固态硬盘组成磁盘阵列，代替机械硬盘，运转时没有噪音。模块选型思路如：(1)在满足性能需求前提下，选择发热量较低，集成度高，能够使用被动散热的cpu、gpu芯片平台，并进行热仿真，计算热管数量及散热片面积。(2)选择无风扇电源。(3)选择支持磁盘阵列的固态硬盘。
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.如图2至图8所示，本发明实施例提供了一种服务器，包括：机箱1和位于机箱1内部的至少一个热源模块；
33.机箱1包括导热金属框11，至少一个热源模块通过导热元件2与导热金属框11连接，以使导热金属框11将热源模块产生的热量传导至机箱1的外表面。
34.上述服务器采用导热金属框11替代风扇进行散热，并为服务器中的热能模块留出超大散热面积，大幅提高被动散热效果；至少一个热能模块通过高热导率的导热元件2与导热金属框11实现大面积充分接触，工作时将热量迅速传导到导热金属框11上，导热金属框11将热量传导至服务器的外表面，利用整个机箱1进行被动散热，提高散热效率，以保障服务器高性能运行。并且，由于无需风扇，降低了风扇运行时的噪音。
35.可选地，导热元件2包括石墨烯散热片。通过超高热导率的石墨烯散热片与导热金属框11实现大面积充分接触，工作时将热量迅速传导到导热金属框 11上，利用整个机箱1的金属部分进行被动散热。
36.需要说明的是，石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300w/mk，是目前导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管(3500w/mk)和多壁碳纳米管(3000w/mk)。当它作为载体时，导热系数也可达600w/mk。
37.可选地，导热金属框11为铝合金中框。服务器导热金属框11使用高热导率全铝合金打造，作为整机散热设备，无需风扇。
38.一种可能实现的方式中，上述服务器采用一体式航空级铝合金中框，给热源模块留出超大散热面积，大幅提高被动散热效果。
39.可选地，热源模块包括中央处理器模块3、图形处理器模块4、电源模块5 和硬盘模块6中的一种或多种。
40.需要说明的是，经分析，中央处理器模块3的核心和图形处理器模块4的核心作为整机温度最高部分和发热量的主要来源，其散热是最高优先级。为主要热源中央处理器模块3和图形处理器模块4核心部分设计了大面积铝合金散热片，提高散热效率。
41.一种可能实现的方式中，服务器提高模块集成度，降低整机功耗。对发热量高的中央处理器模块3、图形处理器模块4、电源模块5均采用被动散热设计，并使用超高热导率的石墨烯散热片，将热量迅速传导到机箱1，充分利用机箱1进行散热，无需风扇。用固态硬盘组成磁盘阵列，代替机械硬盘，运转时没有噪音。
42.可选地，中央处理器模块3包括第一主板31和安装于第一主板31上的中央处理器32；第一主板31安装于导热金属框11，且第一主板31上与中央处理器32对应的区域通过导热元件2与导热金属框11连接。
43.一种可能实现的方式中，参考图4和图6，将中央处理器模块3固定在铝合金中框上，主芯片方向向内安装，中央处理器32核心通过超高热导率的石墨烯散热片紧贴在铝合金中框上，与中框实现大面积充分接触，工作时将热量迅速传导到机箱1中框上，利用整个机箱1进行被动散热。
44.可选地，导热金属框11与中央处理器32对应的区域设有散热片12。为主要热源中央处理器32核心部分设计了大面积铝合金散热片，提高散热效率。
45.可选地，图形处理器模块4包括第二主板41和安装于第二主板41上的图形处理器42；第二主板41安装于导热金属框11，且第二主板41上与图形处理器42对应的区域通过导热元件2与导热金属框11连接。
46.一种可能实现的方式中，参考图4和图6，将图形处理器模块4固定在铝合金中框上，主芯片方向向内安装，图形处理器42核心通过超高热导率的石墨烯散热片紧贴在铝合金中框上，与中框实现大面积充分接触，工作时将热量迅速传导到机箱1中框上，利用整个机箱1进行被动散热。
47.可选地，导热金属框11与图形处理器42对应的区域设有散热片12。为主要热源图形处理器42核心部分设计了大面积铝合金散热片，提高散热效率。
48.一种可能实现的方式中，将重要热源-电源模块5固定在铝合金中框上，通过超高热导率的石墨烯散热片与中框大面积充分接触，工作时利用整个机箱 1的金属部分进行被动散热。
49.参考图2及图4，硬盘模块6采用支持磁盘阵列的固态硬盘，将固态硬盘阵列与第一主板31进行一体化设计，通过金属散热片12如铝合金散热片进行被动散热。
50.可选地，机箱1的制备材料为铝合金，机箱1与导热金属框11采用同样的铝合金材料，大幅提高被动散热效果。
51.一种可能实现的方式中，参照图4和图5，导热金属框11包括顶板、底板和中框，机箱1除导热金属框11外还包括两个侧板，机箱1与导热金属框11 采用同样的材料制作而成，即机箱1也为铝合金材质，便于散热。
52.需要说明的是，机箱1侧面设计了多处贯通散热孔13，构建横向散热风道进行导热。
53.可选地，机箱1上设有多个散热孔13。
54.参考图7、图8并结合图4-图6，机箱1两个侧板上的散热孔13与导热金属框11上的散热孔13配合形成散热风道，提高散热效率。
55.需要说明的是，上述服务器主要模块选型时，在满足性能需求前提下，选择发热量较低，集成度高，能够使用被动散热的cpu、gpu芯片平台，并进行热仿真，计算热管数量及散热片12面积；选择无风扇电源；选择支持磁盘阵列的固态硬盘。因此，本发明实施例提供的超低噪音高性能服务器，相比现有服务器具有以下优点：1)重新设计服务器硬件架构，利用金属机箱1作为散热设备对整机进行散热。2)采用主要模块被动散热设计，取消风扇，实现整机零噪音。3)通过合理设计布局，在保障整机性能前提下，有效减小整机尺寸及体积。
56.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。