JP2007533011A - コンピューティングデバイスのための相互交換可能なグラフィックカード - Google Patents

Abstract

コンピューティングデバイスのためのフィールドチェンジアブル（その場で交換可能）なグラフィックシステムの一実施形態は、グラフィックカードとインタフェースアセンブリとを含む。インタフェースアセンブリは、グラフィックカードをコンピューティングデバイスのマザーボードに直接取り付けることなく、グラフィックカードをマザーボードに接続するようにされている。開示したグラフィックシステムの１つの利点は、このグラフィックシステムによって、コンピューティングデバイスのユーザが既存のデバイスのグラフィックシステムをアップグレードできることである。従って、ユーザはグラフィックの新しい技術を利用するために新しいコンピューティングデバイス全体を購入する必要はない。この利点は、携帯型のコンピューティングデバイス（ラップトップコンピュータ、携帯情報端末）のユーザにとって大きい。
【選択図】図１

Description

発明の分野

[0001]本発明は、コンピュータのハードウェアに関し、より詳細には、コンピューティングデバイスのためのフィールドチェンジアブルグラフィックシステムに関する。

発明の背景

[0002]最近のコンピューティングデバイスには、一般に、グラフィック処理負荷の高いアプリケーション（例：ゲームアプリケーション）のグラフィック関連データをコンピューティングデバイスが高速で処理できるようにするグラフィックカードが組み込まれている。グラフィックカードは、一般的には、複数の回路コンポーネント（例：メモリチップなど）及びグラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）が取り付けられているプリント基板（ＰＣＢ）を備えている。ラップトップコンピュータや携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの「クローズドプラットフォーム」のコンピューティングデバイス（すなわちプロセッサを使用しておりユーザによって容易には変更されないデバイス）においては、グラフィックカードは、コンピューティングデバイスのマザーボードに直接且つ永久的に取り付けられている。

[0003]グラフィックカードをマザーボードに直接取り付けることの１つの欠点は、この固定の機器構成では、ユーザがコンピューティングデバイスのグラフィックシステムをアップグレードすることができないことである。具体的には、改良されたグラフィックシステムを利用するためには、ユーザは、一般には新しいコンピューティングデバイス全体を購入しなければならず、これは、既存のコンピューティングデバイスにおけるグラフィックシステムのみを交換するよりもずっとコストがかかる。

[0004]第２の欠点は、グラフィックの新しい技術をコンピューティングデバイスのユーザにただちに提供することができないことであり、なぜなら、オンボードデバイスとして実装するためには一般には約９〜１２ヶ月の設計段階が必要であるためである。

[0005]従って、この技術分野には、コンピューティングデバイスのためのフィールドチェンジアブル（その場で交換可能）なグラフィックシステムのニーズが存在している。

発明の概要

[0006]コンピューティングデバイスのためのフィールドチェンジアブルなグラフィックシステムの１つの実施形態は、グラフィックカードとインタフェースアセンブリとを含んでいる。インタフェースアセンブリは、グラフィックカードをコンピューティングデバイスのマザーボードに直接取り付けることなく、グラフィックカードをマザーボードに接続するようにされている。

[0007]開示したグラフィックシステムの１つの利点として、このグラフィックシステムによって、コンピューティングデバイスのユーザが既存のデバイスのグラフィックシステムをアップグレードすることができる。従って、ユーザは、グラフィックの新しい技術を利用するために新しいコンピューティングデバイス全体を購入する必要はない。この利点は、特に、携帯型のコンピューティングデバイス（例：ラップトップコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末、或いは伝統的に固定のグラフィック機能を有するその他のデバイス（ビデオゲームコンソールなど））のユーザにとって大きい。

詳細な説明

[0021]図１は、本発明の１つの実施形態によるフィールドチェンジアブル（その場で交換可能）なグラフィックシステム１００を示す側面図である。グラフィックシステム１００は、任意の種類のコンピューティングデバイス、例えば、以下に限定されないが、デスクトップコンピュータ、サーバ、ラップトップコンピュータ、パームサイズコンピュータ、携帯情報端末、タブレットコンピュータ、ゲームコンソール、携帯電話、コンピュータベースのシミュレータなどとともに使用することができる。後から図２Ａ〜図４Ｄを参照しながら更に詳しく説明するように、グラフィックシステム１００は、複数のフィールドチェンジアブルグラフィックカードとの互換性が確保されるように構成されている。

[0022]グラフィックシステム１００は、一般的に、従来のグラフィックカードの代わりにコンピューティングデバイスのマザーボード１０２に接続されるように構成されており、以下に限定されないが、グラフィックカード１０４とインタフェースアセンブリ１５０とを含んでいる。グラフィックカード１０４は、一般にはマザーボード１０２の反対側を向く第１の面１０１に取り付けられているＧＰＵ及び複数の回路コンポーネント（例：メモリ）（図示していない）を含んでいる。グラフィックカード１０４は、グラフィックカード１０４の縁部１０５に沿って位置しており且つインタフェースアセンブリ１５０と係合するようにされているカードコネクタ１０６を更に備えている。

[0023]後から図２Ａ〜図４Ｄを参照しながら更に詳しく説明するように、グラフィックカード１０４は、マザーボード１０２に直接取り付けられることなくマザーボード１０２に接続されるように構成されている。これは、一又は複数の支持体１０８とエッジコネクタ１１４（ただしこれらに限定されない）とを含んでいるインタフェースアセンブリ１５０によって可能になっている。支持体１０８は、マザーボード１０２に取り付けられており、そこから上方に延びてグラフィックカード１０４と係合している。支持体１０８は、マザーボード１０２に対して実質的に平行且つ間隔をおいた向きにグラフィックカード１０４を安定的に維持するようにされている。１つの実施形態においては、支持体１０８は、グラフィックカード１０４とマザーボード１０２との間の距離ｄとして約４ｍｍが維持されるような寸法を有する。

[0024]エッジコネクタ１１４は、同時係属中の米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号（整理番号ＮＶＤＡ／Ｐ００１１９９）明細書に更に詳しく記載されており、この文書は本明細書に参照により組み込まれる。エッジコネクタ１１４はマザーボード１０２に取り付けられており、上面１１８及び下面１２０に複数の接点が配設されている縦方向の溝１１６を含んでいる。これらの接点は、カードコネクタ１０６と係合し、外部及び内部のインタフェースをグラフィックカード１０４からマザーボード１０２にルーティングするようにされている。１つの実施形態においては、エッジコネクタ１１４は、カードコネクタ１０６に接続される２３０ピン直角エッジコネクタである。

[0025]図２Ａは、本発明の１つの実施形態による、図１のフィールドチェンジアブルグラフィックシステム１００において使用するためのグラフィックカード２００を示している平面図である。グラフィックカード２００は、図１のグラフィックカード１０４と同様に、任意の適切な種類のコンピューティングデバイスにおいて使用することができる。図示した実施形態においては、グラフィックカード２００は、以下に限定されないが、プリント基板２０２と、カードコネクタゾーン２０４と、ＧＰＵゾーン２０８と、複数のメモリゾーン２１０Ａ，２１０Ｂ（以下ではまとめて「メモリゾーン２１０」と称する）とを含んでいる。

[0026]カードコネクタゾーン２０４は、プリント基板２０２の第１の縁部２０１に沿って配置されており、マザーボードに取り付けられているエッジコネクタ（例：図１のエッジコネクタ１１４）にグラフィックカード２００を接続する複数のめっき接点を収容するような寸法を有する。適切なカードコネクタの１つの実施形態は、米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号（ＮＶＤＡ／Ｐ００１１９９）明細書に記載されている。

[0027]ＧＰＵゾーン２０８及びメモリゾーン２１０は、プリント基板２０２の第１の面２５０（例：上向きの面、例えば図１におけるグラフィックカード１０４の面１０１）に配置されている。ＧＰＵゾーン２０８は、プリント基板２０２の中央付近に配置されており、３５ｍｍ×３５ｍｍまでのサイズの任意のＧＰＵを受け入れるような寸法を有する。第１のメモリゾーン２１０Ａは、プリント基板２０２のＧＰＵゾーン２０８と、（例えば第１の縁部２０３とは反対側の）第２の縁部２０３との間に配されている。第２のメモリゾーン２１０Ｂは、ＧＰＵゾーン２０８から横方向の位置、例えば縁部２０１に実質的に垂直な縁部に近接して配されている。メモリゾーン２１０Ａ，２１０Ｂはそれぞれ、メモリを２つまで受け入れるような寸法を有する。１つの実施形態においては、利用可能な（例：ＧＰＵゾーン２０８とメモリゾーン２１０とによって画成されている）スペースのすべてがオンボードコンポーネントによって利用される場合、グラフィックカード２００は動作時に１８Ｗの最大電力を消費する。

[0028]プリント基板２０２は、マザーボード上のグラフィックシステム支持体（例：図１における支持体１０８）と係合するようにされた少なくとも２つの支持体穴２０６を更に備えている。支持体穴２０６は、カードコネクタゾーン２０４の反対側、プリント基板２０２の第２の縁部２０３の近くに形成されている。図５を参照しながら更に説明するように、グラフィックカード２００の１つの実施形態は、グラフィックカード２００を冷却システム（図示していない）に接続するようにされた複数の取付け穴２１２を更に含んでいる。

[0029]標準化されているグラフィックシステム（例：図１のグラフィックシステム１００）のシステム構成との互換性を確保する目的で、プリント基板２０２には複数の機械的な「キープアウト（ｋｅｅｐ ｏｕｔ）ゾーン」が画成されている。キープアウトゾーンは、ｚ高さ制約ゾーン（ｚ−ｈｅｉｇｈｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｚｏｎｅ）と、冷却システムを収容するように設計されたプリント基板２０２における表面キープアウトゾーンとを組合せたものである。

[0030]図２Ａには、プリント基板２０２の第１の面２５０における表面キープアウトゾーンが示してある。表面キープアウトゾーンの第１のセット２１３は、取付け穴２１２を囲んで画成されている。表面キープアウトゾーン２１３は、取付け穴２１２とほぼ同心であり、様々な設計の冷却システムと、電磁干渉（ＥＭＩ）を低減するための冷却システムの接地部（ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ）とを収容するような寸法を有する。表面キープアウトゾーンの第２のセット２１５ａは、支持体穴２０６を囲んで画成されている。表面キープアウトゾーン２１５ａは、支持体穴２０６とほぼ同心であり、例えば図１の支持体１０８によるマザーボードへのグラフィックカード２００の機械的な結合機構（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を収容するような寸法を有する。第３の表面キープアウトゾーン２０５ａは、カードコネクタゾーン２０４の領域に画成されており、カードコネクタの適切な設計及び結合機構を収容する。

[0031]図２Ｃは、本発明の１つの実施形態による、プリント基板２０２の第２の面２６０における表面キープアウトゾーンを示している底面図である。１つの実施形態においては、表面キープアウトゾーンの第１のセット２１５ｂは支持体穴２０６を囲んで画成されており、第２の表面キープアウトゾーン２０５ｂはカードコネクタ２０４の領域に画成されている。

[0032]図２Ｂは、本発明の１つの実施形態による、プリント基板２０２の第１の面２５０におけるｚ高さ制約ゾーンを示している平面図である。全般ｚ高さ制約ゾーン（ｇｅｎｅｒａｌ ｚ−ｈｅｉｇｈｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｚｏｎｅ）（図示していない）は、プリント基板２０２の第１の面２５０の実質的に全体を覆っており、表面に取り付けられるコンポーネント（例：ＧＰＵ、メモリ、又はその他の回路コンポーネント）がプリント基板２０２の上に延在することのできる最大高さを定義している。１つの実施形態においては、全般ｚ高さ制約ゾーンによって定義されている最大高さは、約３．５ｍｍである。後から更に詳しく説明するように、プリント基板２０２の第１の面２５０は、複数の個別的且つ局部的なｚ高さ制約ゾーンも含んでいる。同じ領域内に複数のｚ高さ制約ゾーンが重なっている範囲については、より制約の厳しいゾーンが適用される。

[0033]後から図５を参照しながら更に詳しく説明するように、第１の個別ｚ高さゾーン（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｚ−ｈｅｉｇｈｔ ｚｏｎｅ）であるゾーンＣは、冷却システムをグラフィックカード２００に取り付ける取付け板（図示していない）とプリント基板２０２との間の最大高さを定義している。１つの実施形態においては、ゾーンＣによって定義されている最大高さは、１．８４ｍｍである。第２の個別ｚ高さゾーンであるゾーンＤは、図２Ａのメモリゾーン２１０Ａに関連付けられているメモリスプレッダプレート（ｍｅｍｏｒｙ ｓｐｒｅａｄｅｒ ｐｌａｔｅ）（図示していない）とプリント基板２０２との間に画成されている。第３の個別ｚ高さゾーンであるゾーンＥは、メモリゾーン２１０Ｂに関連するメモリスプレッダプレート（図示していない）とプリント基板２０２との間に画成されている。ゾーンＤ及びゾーンＥのそれぞれは、２つのメモリの電源コンポーネントを収容するように構成されている。１つの実施形態においては、ゾーンＤによって定義されている最大高さは２．００ｍｍであり、ゾーンＥによって定義されている最大高さは０．６６ｍｍである。１つの実施形態においては、３つのゾーンＣ〜Ｅすべてを、一体に形成されている１枚の冷却システム取付け板に関連付けることができ、その場合、３つのゾーンＣ〜Ｅすべてによって定義される最大高さは０．６６ｍｍである。

[0034]第４の個別ｚ高さゾーンであるゾーンＦは、支持体穴２０６に関連付けられている円筒形状の２つの個別の高さ０領域を含んでいる。ゾーンＦは、グラフィックカード２００をマザーボード上の支持体（例：図１の支持体１０８）に結合する取付け機構若しくは留め具、又はその両方を収容するように構成されている。「高さ０」とは、ゾーンＦには他のオンボードコンポーネント（例：メモリチップなど）を配置することができないことを意味する。１つの実施形態においては、ゾーンＦによって定義されているボード上の全体的な最大高さは、３．５ｍｍである。

[0035]１つの実施形態においては、プリント基板２０２の第１の面２５０は、ゾーンＣの辺のうちゾーンＥの反対側の辺に沿って配置されている第５の個別ｚ高さゾーンであるゾーンＧを更に含んでおり、このゾーンＧは、ＧＰＵ（又は取付け板）からの熱を離れた位置にある熱交換器（図示していない）に伝える冷却システムの一部を収容するように構成されている。ゾーンＧは、冷却システムの一部がプリント基板２０２から延在しうる位置における最大高さ制約を定義している。１つの実施形態においては、ゾーンＧによって定義されている最大高さは、２．６４ｍｍである。

[0036]図３Ａは、本発明の別の実施形態による、図１に示したフィールドチェンジアブルグラフィックシステム１００において使用するためのグラフィックカード３００を示している平面図である。グラフィックカード３００は、図２のグラフィックカード２００と同様に、以下に限定されないが、プリント基板３０２と、カードコネクタゾーン３０４と、ＧＰＵゾーン３０８と、複数のメモリゾーン３１０Ａ，３１０Ｂ（以下ではまとめて「メモリゾーン３１０」と称する）とを含んでいる。

[0037]カードコネクタゾーン３０４は、プリント基板３０２の第１の縁部３０１に沿って配されている。カードコネクタゾーン３０４は、図２のカードコネクタゾーン２０４と実質的に同じであり、マザーボードに取り付けられているエッジコネクタにグラフィックカード３００を接続する複数のめっき接点を収容するような寸法を有する。

[0038]ＧＰＵゾーン３０８及びメモリゾーン３１０は、プリント基板３０２の第１の面３５０（例：上向きの面、例えば図１におけるグラフィックカード１０４の面１０１）に配置されている。ＧＰＵゾーン３０８は、プリント基板３０２の中央付近に配置されており、３５ｍｍ×３５ｍｍまでのサイズの任意のＧＰＵを受け入れるような寸法を有する。第１のメモリゾーン３１０Ａは、ＧＰＵゾーン３０８から横方向の位置、例えば縁部３０１に実質的に垂直な縁部に近接して配されている。第２のメモリゾーン３１０Ｂは、カードコネクタゾーン３０４の反対側に、ＧＰＵゾーン３０８に隣接して配されている。メモリゾーン３１０Ａ及び３１０Ｂは、全体で４つまでのメモリを受け入れるような寸法を有する。プリント基板３０２の第２の面に配置されている追加のメモリゾーン（図示していない）は、全体で４つの追加のメモリを受け入れるような寸法を有する。このように、グラフィックカード３００は、グラフィックカード２００と実質的に同じグラフィック処理能力をサポートするように構成されているが、最大で２倍の量のメモリを更にサポートする。１つの実施形態においては、利用可能な（例：ＧＰＵゾーン３０８とメモリゾーン３１０とによって画成されている）スペースのすべてがオンボードコンポーネントによって利用される場合、グラフィックカード３００は、動作時に２５Ｗの最大電力を消費する。

[0039]プリント基板３０２は、マザーボード上のグラフィックシステム支持体（例：図１における支持体１０８）と係合するようにされている少なくとも２つの支持体穴３０６を更に備えている。支持体穴３０６は、カードコネクタゾーン３０４とは反対側、プリント基板３０２の第２の縁部３０３の近くに形成されている。図５を参照しながら更に説明するように、グラフィックカード３００の１つの実施形態は、グラフィックカード３００を冷却システム（図示していない）に接続するようにされた複数の取付け穴３１２を更に含んでいる。

[0040]グラフィックカード３００には、図２のグラフィックカード２００と同様に、標準化されているグラフィックシステム（例：図１のグラフィックシステム１００）のシステム構成との互換性を確保する目的で、複数の機械的な「キープアウト」ゾーンが画成されている。図３Ａには、プリント基板３０２の第１の面３５０における表面キープアウトゾーンが示してある。表面キープアウトゾーンの第１のセット３１３は、取付け穴３１２を囲んで画成されている。表面キープアウトゾーン３１３は、取付け穴３１２とほぼ同心であり、様々な設計の冷却システムと、電磁干渉を低減するための冷却システムの接地部とを収容するような寸法を有する。表面キープアウトゾーンの第２のセット３１５ａは、支持体穴３０６を囲んで画成されている。表面キープアウトゾーン３１５ａは、支持体穴３０６とほぼ同心であり、例えば図１の支持体１０８によるマザーボードへのグラフィックカード３００の機械的な結合機構を収容するような寸法を有する。第３の表面キープアウトゾーン３０５ａは、カードコネクタゾーン３０４の領域に画成されており、カードコネクタの適切な設計及び結合機構を収容する。

[0041]図３Ｄは、本発明の１つの実施形態による、プリント基板３０２の第２の面３６０における表面キープアウトゾーンを示している底面図である。１つの実施形態においては、表面キープアウトゾーンの第１のセット３１５ｂは支持体穴３０６を囲んで画成されており、第２の表面キープアウトゾーン３０５ｂはカードコネクタ３０４の領域に画成されている。

[0042]図３Ｂは、本発明の１つの実施形態による、プリント基板３０２の第１の面３５０におけるｚ高さ制約ゾーンを示している平面図である。全般ｚ高さ制約ゾーン（図示していない）は、プリント基板３０２の第１の面３５０の実質的に全体を覆っており、表面に取り付けられるコンポーネント（例：ＧＰＵ、メモリ、又はその他の回路コンポーネント）がプリント基板３０２より上に延在することのできる最大高さを定義している。１つの実施形態においては、全般ｚ高さ制約ゾーンによって定義されている最大高さは、約３．５ｍｍである。

[0043]個別ｚ高さゾーンＣ〜Ｆは、図２Ｂに関連して定義されている固有ゾーンＣ〜Ｆと実質的に同等である。ゾーンＧも、図２Ｂにおいて定義されているゾーンＧと実質的に同等であるが、２つの個別のセクションを備えている。ゾーンＧの第１のセクションは、ゾーンＣの辺のうちゾーンＥの反対側の辺に沿って配されており、ゾーンＧの第２のセクションは、ゾーンＤとプリント基板３０２の第２の縁部３０３との間に配されている。ゾーンＧの両方のセクションは、冷却システムの一部がプリント基板３０２から延在しうる位置における最大高さ制約を定義している。１つの実施形態においては、ゾーンＧによって定義されている最大高さは、２．６４ｍｍである。

[0044]図３Ｃは、本発明の１つの実施形態による、グラフィックカード３００の第２の面３６０におけるｚ高さ制約ゾーンを示している底面図である。全般ｚ高さ制約ゾーン（図示していない）は、グラフィックカード２００を参照しながら説明した全般ｚ高さ制約ゾーンと実質的に同等である。第１の個別ｚ高さ制約ゾーンであるゾーンＨは、カードコネクタ３０４の反対側に配置されており、第２の面３６０における第１のメモリゾーンに冷却システムを結合する取付け板（図示していない）とプリント基板３０２との間の最大高さを定義している。第２の個別ｚ高さ制約ゾーンであるゾーンＪは、ＧＰＵ ３０８から横方向の位置に配されており、第２の面３６０における第２のメモリゾーンに冷却システムを取り付ける取付け板（図示していない）とプリント基板３０２との間の最大高さを定義している。１つの実施形態においては、ゾーンＨ及びゾーンＪによって定義されている最大高さは、いずれも０．６６ｍｍである。

[0045]図４Ａは、本発明の別の実施形態による、図１に示したフィールドチェンジアブルグラフィックシステムにおいて使用するためのグラフィックカード４００を示している平面図である。グラフィックカード４００は、前出の図のグラフィックカード２００及び３００と同様に、以下に限定されないが、プリント基板４０２と、カードコネクタゾーン４０４と、ＧＰＵゾーン４０８と、複数のメモリゾーン４１０Ａ，４１０Ｂ（以下ではまとめて「メモリゾーン４１０」と称する）とを含んでいる。

[0046]カードコネクタゾーン４０４は、プリント基板４０２の第１の縁部４０１に沿って配されている。カードコネクタ４０４は、前出の図のカードコネクタ２０４及び３０４と実質的に同じであり、マザーボードに取り付けられているエッジコネクタにグラフィックカード３００を接続する複数のめっき接点を収容するような寸法を有する。

[0047]ＧＰＵゾーン４０８及びメモリゾーン４１０は、プリント基板４０２の第１の面４５０（例：上向きの面、例えば図１におけるグラフィックカード１０４の面１０１）に配されている。ＧＰＵゾーン４０８は、プリント基板４０２の中央付近に配されており、４０ｍｍ×４０ｍｍまでのサイズの任意のＧＰＵを受け入れるような寸法を有する。第１のメモリゾーン４１０Ａは、ＧＰＵゾーン４０８から横方向の位置、例えば縁部４０１に実質的に垂直な縁部に近接して配されている。第２のメモリゾーン４１０Ｂは、カードコネクタ４０４の反対側に、ＧＰＵゾーン４０８に隣接して配されている。メモリゾーン４１０Ａ及び４１０Ｂは、全体で４つまでのメモリを受け入れるような寸法を有する。グラフィックカード４００の第２の面に配置されている追加のメモリゾーン（図示していない）は、全体で４つの追加のメモリを受け入れるような寸法を有する。このように、グラフィックカード４００は、グラフィックカード３００と実質的に同じ量のメモリをサポートするように構成されているが、グラフィックカード２００及び３００よりも実質的に高いグラフィック処理能力を更にサポートする。１つの実施形態においては、利用可能な（例：ＧＰＵゾーン４０８とメモリゾーン４１０とによって画成されている）スペースのすべてがオンボードコンポーネントによって利用される場合、グラフィックカード４００は、動作時に３５Ｗの最大電力を消費する。

[0048]プリント基板４０２は、マザーボード上のグラフィックシステム支持体（例：図１における支持体１０８）と係合するようにされている少なくとも２つの支持体穴４０６を更に備えている。支持体穴４０６は、カードコネクタゾーン４０４の反対側、プリント基板４０２の第２の縁部４０３に近接するように形成されている。図５を参照しながら更に説明するように、グラフィックカード４００の１つの実施形態は、グラフィックカード４００を冷却システム（図示していない）に接続するようにされている複数の取付け穴４１２を更に含んでいる。

[0049]グラフィックカード４００には、前出の図のグラフィックカード２００及び３００と同様に、標準化されているグラフィックシステム（例：図１のグラフィックシステム１００）のシステム構成との互換性を確保する目的で、複数の機械的な「キープアウト」ゾーンが画成されている。図４Ａには、プリント基板４０２の第１の面４５０における表面キープアウトゾーンが示してある。表面キープアウトゾーンの第１のセット４１３は、取付け穴４１２を囲んで画成されている。表面キープアウトゾーン４１３は、取付け穴４１２とほぼ同心であり、様々な設計の冷却システムと、電磁干渉を低減するための冷却システムの接地部とを収容するような寸法を有する。表面キープアウトゾーンの第２のセット４１５ａは、支持体穴４０６を囲んで画成されている。表面キープアウトゾーン４１５ａは、支持体穴４０６とほぼ同心であり、例えば図１の支持体１０８によるマザーボードへのグラフィックカード４００の機械的な結合機構を収容するような寸法を有する。第３の表面キープアウトゾーン４０５ａは、カードコネクタゾーン４０４の領域に画成されており、カードコネクタの適切な設計及び結合機構を収容する。

[0050]図４Ｄは、本発明の１つの実施形態による、プリント基板４０２の第２の面４６０における表面キープアウトゾーンを示している底面図である。１つの実施形態においては、表面キープアウトゾーンの第１のセット４１５ｂは支持体穴４０６を囲んで画成されており、第２の表面キープアウトゾーン４０５ｂはカードコネクタ４０４の領域に画成されている。

[0051]図４Ｂは、本発明の１つの実施形態による、プリント基板４０２の第１の面４５０におけるｚ高さ制約ゾーンを示している平面図である。全般ｚ高さ制約ゾーン（図示していない）は、プリント基板４０２の第１の面４５０の実質的に全体を覆っており、表面に取り付けられるコンポーネント（例：ＧＰＵ、メモリ、又はその他の回路コンポーネント）がプリント基板４０２より上に延在することのできる最大高さを定義している。１つの実施形態においては、全般ｚ高さ制約ゾーンによって定義されている最大高さは、約３．５ｍｍである。

[0052]個別ｚ高さゾーンＣ〜Ｆは、図２Ｂ及び図３Ｂに関連して定義されている固有ゾーンＣ〜Ｆと実質的に同等である。しかしながら、１つの実施形態においては、プリント基板４０２の第１の面４５０におけるゾーンＤは、最大高さ０．６６ｍｍを定義している。ゾーンＧは、図３Ｂにおいて定義されているゾーンＧと実質的に同等である。

[0053]図４Ｃは、本発明の１つの実施形態による、グラフィックカード４００の第２の面４６０におけるｚ高さ制約ゾーンを示している底面図である。全般ｚ高さ制約ゾーン（図示していない）は、グラフィックカード２００及び３００を参照しながら説明した全般ｚ高さ制約ゾーンと実質的に同等である。個別ｚ高さ制約ゾーンＨ及びＪも、図３Ｂにおいて定義されているゾーンＨ及びＪと実質的に同等である。

[0054]図５は、本発明の１つの実施形態による、フィールドチェンジアブルグラフィックカード５０２及び関連付けられている冷却システム５０４が組み込まれているコンピューティングデバイス５００を示している概略図である。グラフィックカード５０２は、前出の図を参照しながら説明したグラフィックカード２００，３００，４００のいずれかとすることができる。冷却システム５０４は、表面に取り付けられているＧＰＵ５０６及びその他のコンポーネント（図示していない）によって発生する熱を放散させる目的で、グラフィックカード５０２に結合されている。１つの実施形態においては、冷却システム５０４は、グラフィックカード５０２における取付け穴（例：前出の図の取付け穴２１２、３１２、又は４１２）に結合されるようにされている取付け板５０８を介してグラフィックカード５０２に結合されている。

[0055]適切な冷却システム５０４の１つの実施形態は、同時係属中の米国特許出願第ｘｘ／ｘｘｘ，ｘｘｘ号（Ｋｉｍら、出願日：ｘｘ年ｘｘ月ｘｘ日）（整理番号：ＮＶＤＡ／Ｐ００１１８９）明細書に開示されている。１つの実施形態においては、冷却システム５０４は、以下に限定されないが、取付け板５０８を使用してＧＰＵ５０６に結合されている熱交換器５１２及び受動熱伝導装置（ｐａｓｓｉｖｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｄｅｖｉｃｅ）５１０を更に含んでいる。１つの実施形態においては、冷却システム５０４は、コンピューティングデバイス５００のシステムファン５１４に接続されるように更にされている。当業者には、冷却システム５０４の詳細なシステム構成と構成要素の選択とが、ＧＰＵ５０６のサイズ及び処理能力に依存することが理解されるであろう（例：グラフィックカード４００はグラフィックカード２００又は３００よりも大きなＧＰＵを収容するように構成されている）。

[0056]１つの実施形態においては、グラフィックカード２００，３００，４００は、ある程度の相互互換性が確保されるように構成されており、標準化されている単一のマザーボード環境（例：図１のインタフェースアセンブリ１５０を含んでいるマザーボード）の中で、グラフィックカード２００，３００，４００の少なくとも２つを交換して使用することができる。例えば、１つの実施形態においては、グラフィックカード２００は、グラフィックカード２００、グラフィックカード３００、又はグラフィックカード４００に対応するように構成されているマザーボードとの互換性がある。グラフィックカード３００は、グラフィックカード３００又はグラフィックカード４００に対応するように構成されているマザーボードとの互換性がある。交換性（ｅｘｃｈａｎｇｅａｂｉｌｉｔｙ）は、支持体穴２０６，３０６，４０６及び取付け穴２１２，３１２，４１２を、グラフィックカード２００、３００、又は４００のそれぞれにおけるほぼ同じ相対位置に配置することによって促進される。例えば、１つの実施形態においては、マザーボードのインタフェースアセンブリを、図３Ａ〜図３Ｃ及び図４Ａ〜図４Ｃに従って構成されているグラフィックカードがサポートされるように構成することができる。代替実施形態においては、ユーザがコンピューティングデバイスのポートに抜き差しするだけの自己充足型カードリッジとしてグラフィックカード２００、３００、４００を構成できることが考えられる。

[0057]従って、本発明は、グラフィックシステム、特に、クローズドプラットフォームのコンピューティングデバイス（例：ラップトップコンピュータ）とともに使用するように設計されているグラフィックシステムの分野における大きな進歩である。グラフィックカード２００，３００，４００をその場で交換することができるため、コンピューティングデバイスのグラフィックシステムを比較的単純にアップグレードすることができる。ユーザは、コンピューティングデバイス全体を交換するのではなく、既存のコンピューティングデバイスのグラフィックシステムのみを単に交換することができる。従って、ハードウェアの最小限の変更によって、コンピューティングデバイスにおいてグラフィックの新しい技術を利用できる、或いは新しい技術に適合させることができ、これによりコンピューティングデバイスの耐用年数を延ばすことができる。

[0058]更に、本発明は、コンピューティングデバイスの製造業者に更なる柔軟性を提供し、なぜなら、ボードに実装するための約９〜１２ヶ月の設計段階が本発明によって不要となるためである。また、本発明により、開示したシステムのいずれについても、その受注生産、受注在庫（ｓｔｏｃｋ−ｔｏ−ｏｒｄｅｒ）、及び現場での修理（ｆｉｅｌｄ ｒｅｐａｉｒ）が可能となり、このことは、ジャストインタイムの製造及び在庫管理を必要としている世界経済にとって大きな進歩である。

[0059]本発明は、クローズドプラットフォームのコンピューティングデバイス（例：ラップトップコンピュータ、携帯電話、携帯情報端末）のコンテキストにおいて説明したが、当業者には、プロセッサを使用しておりユーザによって容易には変更されないデバイス（例：カーナビゲーションシステム、エンターテイメントシステム、オールインワンタイプのパーソナルコンピュータ、プリンタ）とともに本発明を使用し得ることが理解されるであろう。更に、本発明は、標準化されているフィールドチェンジアブルグラフィックカードのコンテキストにおいて説明したが、本発明は、特に、チップが埋め込まれているクレジットカードのポリマー基材や、郵便切手サイズの自己充足型デバイスなど、別のフォームファクタにおいて実施することができる。更に、本発明はグラフィックカードに関連して説明したが、当業者には、一般にマザーボードに配線接続される別のデバイス（例：オーディオチップ）とともに本発明を使用し得ることが理解されるであろう。

[0060]ここまで、本発明について具体的な実施形態を参照しながら説明したが、当業者には、添付の請求項に記載されている本発明の広い精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正及び変更を行うことができることが理解されるであろう。従って、上記の説明及び図面は、制限ではなく例示を目的としているとみなされるものとする。

本発明の１つの実施形態によるフィールドチェンジアブルグラフィックシステムを示している側面図である。 本発明の１つの実施形態による、図１に示したフィールドチェンジアブルグラフィックシステムにおいて使用するためのグラフィックカードを示している平面図である。 本発明の１つの実施形態による、図２Ａに示したグラフィックカードの第１の面におけるｚ高さ制約ゾーンを示している平面図である。 本発明の１つの実施形態による、図２Ａに示したグラフィックカードの第２の面における表面キープアウトゾーンを示している底面図である。 本発明の別の実施形態による、図１に示したフィールドチェンジアブルグラフィックシステムにおいて使用するためのグラフィックカードを示している平面図である。 本発明の１つの実施形態による、図３Ａに示したグラフィックカードの第１の面におけるｚ高さ制約ゾーンを示している平面図である。 本発明の１つの実施形態による、図３Ａに示したグラフィックカードの第２の面におけるｚ高さ制約ゾーンを示している底面図である。 本発明の１つの実施形態による、図３Ａに示したグラフィックカードの第２の面における表面キープアウトゾーンを示している底面図である。 本発明の別の実施形態による、図１に示したフィールドチェンジアブルグラフィックシステムにおいて使用するためのグラフィックカードを示している平面図である。 本発明の１つの実施形態による、図４Ａに示したグラフィックカードの第１の面におけるｚ高さ制約ゾーンを示している平面図である。 本発明の１つの実施形態による、図４Ａに示したグラフィックカードの第２の面におけるｚ高さ制約ゾーンを示している底面図である。 本発明の１つの実施形態による、図４Ａに示したグラフィックカードの第２の面における表面キープアウトゾーンを示している底面図である。 本発明の１つの実施形態による、フィールドチェンジアブルグラフィックカード及び関連付けられている冷却システムが組み込まれているコンピューティングデバイスを示している概略図である。

Claims (34)

1. コンピューティングデバイスにおいて使用するためのフィールドチェンジアブルグラフィックカードであって、
   プリント基板と、
   前記プリント基板上に画成され、複数のオンボードコンポーネントを収容するようにされている複数の機械的なキープアウトゾーンと、
   前記プリント基板の第１の縁部に沿って位置するカードコネクタゾーンと、
   前記プリント基板の第２の縁部に近接して配された一又は複数の支持体穴であって、前記グラフィックカードをマザーボードに対して実質的に平行且つ間隔をおいた向きに維持するようにされた支持体を受け入れる寸法を有し、前記第２の縁部が前記第１の縁部の反対側に位置している支持体穴と、を備えており、
   前記フィールドチェンジアブルグラフィックカードが、前記マザーボードに対して間隔のあいた独立した位置にある、
   フィールドチェンジアブルグラフィックカード。
2. 前記複数の機械的なキープアウトゾーンが、
   前記プリント基板の第１の面に位置し且つ前記プリント基板の中央付近に配され、グラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有するグラフィック処理ユニットゾーンと、
   前記グラフィック処理ユニットゾーンと前記プリント基板の前記第２の縁部との間に位置し、メモリを２つまで受け入れる寸法を有する第１のメモリゾーンと、
   前記グラフィック処理ユニットゾーンと前記プリント基板の第３の縁部との間に位置し、メモリを２つまで受け入れる寸法を有し、前記第３の縁部が前記第１の縁部及び前記第２の縁部に実質的に垂直である第２のメモリゾーンと、
   を備えている、請求項１に記載のグラフィックカード。
3. 前記プリント基板に形成されており、冷却システムを前記グラフィックカードに取り付ける複数の留め具を受け入れる寸法を有し、且つ、前記グラフィック処理ユニットゾーンを囲う実質的に方形の領域を画成している複数の取付け穴を更に備えている、請求項２に記載のグラフィックカード。
4. 前記複数の取付け穴によって画成されている前記実質的に方形の領域が、前記第１のメモリゾーンと前記第２のメモリゾーンのうちの少なくとも一方と重なっている、請求項３に記載のグラフィックカード。
5. キープアウトゾーンが前記支持体穴を囲んで画成されている、請求項３に記載のグラフィックカード。
6. キープアウトゾーンが前記取付け穴を囲んで画成されている、請求項３に記載のグラフィックカード。
7. キープアウトゾーンが前記カードコネクタゾーンに画成されている、請求項３に記載のグラフィックカード。
8. 前記グラフィック処理ユニットゾーンが、３５ｍｍ×３５ｍｍまでのサイズのグラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有する、請求項３に記載のグラフィックカード。
9. 前記プリント基板の第２の面に配置されており且つ前記プリント基板の前記第２の縁部に近接して配され、メモリを２つまで受け入れる寸法を有する第３のメモリゾーンと、
   前記プリント基板の前記第２の面に配置されており且つ前記プリント基板の前記第３の縁部に近接して配され、メモリを２つまで受け入れる寸法を有する第４のメモリゾーンと、
   を更に備えている、請求項３に記載のグラフィックカード。
10. 前記グラフィック処理ユニットゾーンが、３５ｍｍ×３５ｍｍまでのサイズのグラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有する、請求項９に記載のグラフィックカード。
11. 前記グラフィック処理ユニットゾーンが、４０ｍｍ×４０ｍｍまでのサイズのグラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有する、請求項９に記載のグラフィックカード。
12. 表面に取り付けられるコンポーネントが前記プリント基板の前記第１の面の上に延在することのできる高さが、約３．５ｍｍ以下である、請求項３に記載のグラフィックカード。
13. 表面に取り付けられるコンポーネントが前記プリント基板の前記第２の面の上に延在することのできる高さが、約１．２ｍｍ以下である、請求項３に記載のグラフィックカード。
14. 前記プリント基板の前記第１の表面と、前記複数の取付け穴によって支持された取付け板との間の距離が、約１．８５ｍｍ以下である、請求項３に記載のグラフィックカード。
15. 前記プリント基板の前記第１の表面と、前記第１のメモリゾーンに結合されたスプレッダプレートとの間の距離が、約２．００ｍｍ以下である、請求項３に記載のグラフィックカード。
16. 前記プリント基板の前記第１の表面と、前記第２のメモリゾーンに結合されたスプレッダプレートとの間の距離が、約０．６６ｍｍ以下である、請求項３に記載のグラフィックカード。
17. 留め具が前記留め具穴の上に延在することのできる高さが、３．５ｍｍ以下である、請求項３に記載のグラフィックカード。
18. 冷却システムコンポーネントが前記プリント基板の前記第１の面の上に延在することのできる高さが、２．６４ｍｍ以下である、請求項３に記載のグラフィックカード。
19. 前記プリント基板の前記第２の表面と、前記第３のメモリゾーン又は前記第４のメモリゾーンに結合されたスプレッダプレートとの間の距離が、約０．６６ｍｍ以下である、請求項９に記載のグラフィックカード。
20. 前記プリント基板の前記第１の表面と、前記第１のメモリゾーンに結合されたスプレッダプレートとの間の距離が、約０．６６ｍｍ以下である、請求項１１に記載のグラフィックカード。
21. 中央処理装置を受け入れるようにされているマザーボードと、
    前記マザーボードに接続されており且つ前記マザーボードに対して間隔のあいた独立した関係にあるフィールドチェンジアブルグラフィックカードとを備えており、
    前記フィールドチェンジアブルグラフィックカードは、
    プリント基板と、
    前記プリント基板上に画成され、複数のオンボードコンポーネントを収容するようにされている複数の機械的なキープアウトゾーンと、
    前記プリント基板の第１の縁部に沿って位置するカードコネクタゾーンと、
    前記プリント基板の第２の縁部に近接して配された一又は複数の支持体穴であって、前記グラフィックカードをマザーボードに対して実質的に平行且つ間隔をおいた向きに維持するようにされた支持体を受け入れる寸法を有し、前記第２の縁部が前記第１の縁部の反対側に位置している支持体穴と、
    を備えている、ラップトップコンピューティングデバイス。
22. 前記複数の機械的なキープアウトゾーンが、
    前記プリント基板の第１の面に位置し且つ前記プリント基板の中央付近に配され、グラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有するグラフィック処理ユニットゾーンと、
    前記グラフィック処理ユニットゾーンと前記プリント基板の前記第２の縁部との間に位置し、メモリを２つまで受け入れる寸法を有する第１のメモリゾーンと、
    前記グラフィック処理ユニットゾーンと前記プリント基板の第３の縁部との間に位置し、メモリを２つまで受け入れる寸法を有し、前記第３の縁部が前記第１の縁部及び前記第２の縁部に実質的に垂直である第２のメモリゾーンと、
    を備えている、請求項２１に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
23. 前記プリント基板に形成されており、冷却システムを前記グラフィックカードに取り付ける複数の留め具を受け入れる寸法を有する複数の取付け穴であって、前記グラフィック処理ユニットゾーンを囲んでいる実質的に方形の領域を画成している、前記複数の取付け穴、
    を更に備えている、請求項２２に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
24. 前記複数の取付け穴によって画成されている前記実質的に方形の領域が、前記第１のメモリゾーンと前記第２のメモリゾーンのうちの少なくとも一方と重なっている、請求項２３に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
25. キープアウトゾーンが前記カードコネクタゾーンに画成されている、請求項２３に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
26. キープアウトゾーンが前記取付け穴を囲んで画成されている、請求項２３に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
27. キープアウトゾーンが前記カードコネクタゾーンに画成されている、請求項２３に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
28. 前記グラフィック処理ユニットゾーンが、３５ｍｍ×３５ｍｍまでのサイズのグラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有する、請求項２３に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
29. 前記プリント基板の第２の面に配置されており且つ前記プリント基板の前記第２の縁部に近接して配され、メモリを２つまで受け入れる寸法を有する第３のメモリゾーンと、
    前記プリント基板の前記第２の面に配置されており且つ前記プリント基板の前記第３の縁部に近接して配され、メモリを２つまで受け入れる寸法を有する第４のメモリゾーンと、
    を更に備えている、請求項２３に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
30. 前記グラフィック処理ユニットゾーンが、３５ｍｍ×３５ｍｍまでのサイズのグラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有する、請求項２９に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
31. 前記グラフィック処理ユニットゾーンが、４０ｍｍ×４０ｍｍまでのサイズのグラフィック処理ユニットを受け入れる寸法を有する、請求項２９に記載のラップトップコンピューティングデバイス。
32. コンピューティングデバイスにおいて使用するためのフィールドチェンジアブルカードであって、
    プリント基板と、
    前記プリント基板上に画成され、複数のオンボードコンポーネントを収容するようにされている複数の機械的なキープアウトゾーンと、
    前記プリント基板の第１の縁部に沿って位置するカードコネクタゾーンと、
    前記プリント基板の第２の縁部に近接して配された一又は複数の支持体穴であって、前記フィールドチェンジアブルカードをマザーボードに対して実質的に平行且つ間隔をおいた向きに維持するようにされた支持体を受け入れる寸法を有し、前記第２の縁部が前記第１の縁部の反対側に位置している支持体穴と、を備えており、
    前記フィールドチェンジアブルカードが、前記マザーボードに対して間隔のあいた独立した位置にある、
    フィールドチェンジアブルカード。
33. グラフィック処理ユニットを備えているグラフィックカードである、請求項３２に記載のフィールドチェンジアブルカード。
34. オーディオチップである、請求項３２に記載のフィールドチェンジアブルカード。

Images