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Kombinierter Kühlkörper für Prozessor und Speicherchips

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017283D
Original Publication Date: 2000-Jul-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 3 page(s) / 29K

Publishing Venue

Siemens

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Jens Pohl: AUTHOR [+2]

Abstract

Bei State-of-the-Art Grafikkarten wird der Prozessor (GPU, Graphic Processing Unit) üblicherweise durch einen Kühlkörper mit integriertem Lüfter gekühlt. Dies ist notwendig, um die Verlustleistung von typisch 5 bis 10 Watt abführen zu können. Ein technisches Problem stellt die Kühlung der um den Prozessor angeordneten Speicher-Bauelemente (Memory Components) dar, die im Betrieb ebenfalls eine nicht unerhebliche Verlustleistung ( >1 W pro Component) abgeben. Die Wärmeabfuhr der Memory Components erfolgt vereinfacht dargestellt über die Haupt-Wärmepfade "Chip-Packageoberfläche-Ambient" und "Chip-Package-PCB-Ambient" sowie zu einem kleinen Teil durch Strahlung. Die Effektivität dieser Wärmepfade ist dabei von den Umgebungsbedingungen abhängig, u. a. dem Luftstrom, der die Grafikkarte kühlt. Ist in einer Applikation ein zu geringer Airflow vorhanden, so verringert sich die Wärmeableitung durch die beiden zuerst genannten Wärmepfade. Einen weiteren Einfluß hat die Fläche der Grafikkarte. Wird diese verringert, so verschlechtert sich hauptsächlich der Wärmepfad "Chip-Package-PCB-Ambient".

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Bauelemente

Kombinierter Kühlkörper für Prozessor und Speicherchips

Idee: Jens Pohl, Bernhardswald; Rory Dickmann, Regensburg

Bei State-of-the-Art Grafikkarten wird der Prozessor (GPU, Graphic Processing Unit)üblicherweise durch einen Kühlkörper mit integriertem Lüfter gekühlt. Dies ist notwendig,um die Verlustleistung von typisch 5 bis 10 Watt abführen zu können. Ein technischesProblem stellt die Kühlung der um den Prozessor angeordneten Speicher-Bauelemente(Memory Components) dar, die im Betrieb ebenfalls eine nicht unerhebliche Verlustleistung( >1 W pro Component) abgeben. Die Wärmeabfuhr der Memory Components erfolgtvereinfacht dargestellt über die Haupt-Wärmepfade "Chip-Packageoberfläche-Ambient" und"Chip-Package-PCB-Ambient" sowie zu einem kleinen Teil durch Strahlung. DieEffektivität dieser Wärmepfade ist dabei von den Umgebungsbedingungen abhängig, u. a.dem Luftstrom, der die Grafikkarte kühlt.

Ist in einer Applikation ein zu geringer Airflow vorhanden, so verringert sich dieWärmeableitung durch die beiden zuerst genannten Wärmepfade. Einen weiteren Einflußhat die Fläche der Grafikkarte. Wird diese verringert, so verschlechtert sich hauptsächlichder Wärmepfad "Chip-Package-PCB-Ambient".

Auf bisherigen Grafikkarten wird noch keine spezielle Kühlung für Speicher-Componentsverwendet (Stand 11/99). Bekannte Lösungen aus dem Notebook-Bereich wie dieVerwendung von großflächigen "Thermal Gap Pads" welche einen Großteil der Platine undsomit auch die Speicherbauelemente abdecken oder auch zusätzliche Heatspreder für dieMemory Components sind für einen Einsatz auf dem umkämpften Grafik-Markt zu teuer.

Deshalb wird vorgeschlagen, einen speziell ausgeführten Heatsink für den Prozessor zuverwenden. Dieses Kühlelement ist so ausgeführt, daß zuerst der Prozessor gekühlt wird(Wärmepfad "Package-Heatsink-Ambient"...