PCIE 加速卡热设计的难点和前期需要注意的事项

前言

Q1

随着大数据，云计算的高速发展，图像处理，加速运算等技术需求越来越多，近年来采用FPGA 芯片 的PCIE加速卡运用越来越广。相对于目前高性能的GPU几百瓦的热功耗，FPGA功耗要小得多，目前FPGA功耗大概在20-60瓦不等，或许对于经常玩Intel，AMD，等180瓦及以上功耗芯片的人会觉得这功耗太小了吧。不过功耗虽小，难度且不小，下面结合自身经历，说说PCIE 加速卡热设计的难点和前期需要注意的事项。望对大家设计上有所帮助。

首先让我们了解下其大概的架构；

PCIE加速卡通常会被插放在服务器里，插在X4,X8,X16等槽位,

一般服务器有塔式和卧式两种如下图所示，而设计为了通用性，必须满足任型号服务器PCIE 卡槽里工作均能满足散热要求。并且是单槽位，这给设计者带来了非常大的挑战。

根据PCIE 标准规范可知

PCIE板卡标准尺寸及限高区如下图所示，

下面以目前常有器件布局为例进行简单的说明，由于做过的实际项目不方便外泄，只能做个示意图来描述了，忘各位理解。下图是根据PCIE标准尺寸，结合当前常有的器件的一个布局图，从图可看出，基本上留给FPGA散热器的空间是非常有限的， FPGA功耗高达近60瓦，这么狭小的空间导致散热难度大大增加，可谓是无米难为巧妇之炊，那么对于此类PCIE FPGA加速卡的散热设计，我们要注意哪些方面呢，下面是个人的一点小经验分享。

1， 在前期的布局时，请邀上你的热专家，即使你有“全能型”称号的荣誉，也不防听听专家的建议，前期布局很重要，可少走弯路，不要老把改版当习惯，费了时间又烧钱。这样的例子也不少。因为前期的布局会影响到后续散热器的设计等。

2， 器件选型需注意，由于散热难度大，空间很多限制，在器件选型时，请硬工关照下热工的想法，热工也不易；特别要注意散热器底部器件，电源器件，其它主要热敏感器件，温度监控等情况。有支持架时避免干涉。

3， 风扇选型需注意，由于散热器总高需小于10mm，在选用合适风量和风道设计非常重要，

太小太薄的风扇，风量可能太小，风量大的风扇，或许尺寸和厚度又偏大，

4， 散热器加工工艺，目前加工工艺的种类都很多，机加工，铝挤，焊接，热管等等，一般可根据产品的应用和数量，可靠性等因素来选择设计。

以上是通常我们在设计时，需要注意的事项，望对大家有所帮助。