[发明专利]带有两层级蒸汽腔室的冷却装置

说明书

本申请公开了带有两层级蒸汽腔室的冷却装置。在一个实施例中，一种系统包括芯片封装和与该芯片封装耦合的冷却装置。芯片封装包括一个或多个处理器，并且冷却装置包括至少部分由第一金属壁和第二金属壁界定的第一空腔和至少部分由平坦的第三金属壁和第二金属壁限定的第二空腔。第一空腔的内部压力低于密封的第一空腔外部的环境压力。第二空腔包括设置在其内的液体和与第三壁的内表面耦合的芯子材料，并且芯片封装被定位成使得其耦合到冷却装置的平坦的第三金属壁。

技术领域

本公开总体上涉及计算机系统的领域，更具体而言涉及包括两层级蒸汽腔室(two-tier vapor chamber)的冷却装置。

背景技术

计算机系统可利用蒸汽腔室对处理器或者包含处理器的芯片封装(例如，包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和/或其他类型处理器的片上系统(SoC))进行热冷却。蒸汽腔室可利用腔室内部的相变现象来使热量扩散并且降低结点温度。在薄型移动设备中，由于相对较薄的竖直堆叠尺寸，当前的蒸气腔室设计可能导致设备的外表面上的温度高于期望温度。在一些情况下，可能需要处理器扼制来降低这种温度。然而，这也会导致设备中的计算性能降低。

发明内容

根据本公开的第一方面，提供了一种两层级蒸汽腔室装置，包括：密封第一空腔，至少部分由第一金属壁和第二金属壁界定，其中，所述密封第一空腔的内部压力低于所述密封第一空腔外部的环境压力；以及密封第二空腔，至少部分由平坦的第三金属壁和所述第二金属壁界定的，其中，所述密封第二空腔包括设置在其中的液体和与所述第三金属壁的内表面耦合的芯子材料。

根据本公开的第二方面，提供了一种装置，包括：用于计算机的冷却系统，其中，所述冷却系统包括两层级蒸汽腔室，并且所述两层级蒸汽腔室包括：密封第一空腔，至少部分由第一金属壁和第二金属壁界定，其中，所述密封第一空腔的内部压力低于所述密封第一空腔外部的环境压力；以及密封第二空腔，至少部分由平坦的第三金属壁和所述第二金属壁界定，其中，所述密封第二空腔包括设置在其中的液体和与所述第三金属壁的内表面耦合的芯子材料。

根据本公开的第三方面，提供了一种系统，包括：包括处理器的芯片封装；以及蒸汽腔室装置，包括：第一空腔，至少部分由第一金属壁和第二金属壁界定，其中，所述第一空腔的内部压力低于所述第一空腔外部的环境压力；以及第二空腔，至少部分由平坦的第三金属壁和所述第二金属壁界定，其中，所述第二空腔包括设置在其中的液体和与所述第三金属壁的内表面耦合的芯子材料，并且所述芯片封装被定位成使得其耦合到所述蒸汽腔室的平坦的第三金属壁。

附图说明

图1图示了移动设备的示例堆叠的简化视图。

图2图示了两层级蒸汽腔室装置的示例实施例。

图3A-3B图示了两层级蒸汽腔室装置的另一示例实施例。

图4A-4B图示了两层级蒸汽腔室装置的另一示例实施例。

图5A-5B图示了在冷却解决方案和顶层之间具有气隙的示例移动设备堆叠的简化视图。

图6是图示出空气的导热率与压力之间的示例关系的图表。

图7A-7B分别图示了单层级和两层级冷却装置的示例热点。

图8是示出铜热板、单层级蒸汽腔室和两层级蒸汽腔室冷却装置的示例性能差异的图表。

图9是示出基于真空和基于气凝胶的两层级蒸汽腔室装置的示例性能差异的图表。

图10是示出根据本公开的实施例的制造两层级蒸汽腔室冷却装置的示例过程的流程图。

图11A-11G图示了根据本公开的实施例的两层级蒸汽腔室冷却装置的制造过程期间的示例步骤。

图12图示了嵌入式两层级蒸汽腔室装置的示例实施例。