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AI晶片熱情更勝火 液冷技術百家爭鳴
新電子黃繼寬
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生成式AI崛起,龐大的算力需求使GPU業者必須推出效能更強大的處理器。但伴隨著運算效能提升,GPU的功耗跟發熱量也不斷飆高,現有的氣冷技術已無法解決GPU散熱問題。為應對生成式AI所帶來的散熱挑戰,產業鏈上下游業者正積極合作,試圖將各種液冷技術標準化,讓伺服器業者跟資料中心能早日全面實現以液冷取代氣冷的目標。

英特爾(Intel)水冷團隊技術總監龔育諄表示,為解決AI伺服器的散熱問題,以及滿足各國環境法規對資料中心能源使用效率(PUE)的要求,伺服器散熱從氣冷走向液冷,已經是一個不可擋的趨勢。也因為看好伺服器散熱商機,許多廠商紛紛投入液冷散熱技術的研發,讓液冷散熱技術呈現百家爭鳴的態勢。

目前液冷技術可以粗分成單相、雙相散熱,以及冷板、浸沒式兩種技術架構,構成四種排列組合。其中,單相冷板最為成熟,部署起來也最單純。不只伺服器,很多電競PC所使用的水冷方案,也屬於單相冷板技術。單相浸沒式技術亦相對成熟,只是傳統氣冷資料中心要改用浸沒式冷卻,需要對基礎設施進行大幅改造,因此大多數已導入單相浸沒式冷卻技術的資料中心,都是近幾年才落成啟用的新資料中心。

液冷技術四大流派。目前單相液冷技術的成熟度較高,雙相液冷由於對環境的潛在衝擊較大,因此需要開發新的替代材料

雙相技術的問題相對複雜,一來是冷卻液本身含有會破壞臭氧層的氟化物,另一個問題則是為了讓沸騰冷卻液中的氣泡快速離開元件表面,避免其影響散熱效率,在元件表面需要使用PFAS塗層。這兩個跟環境永續有關的問題,是目前雙相液冷技術最大的普及障礙。業界必須發展出對環境衝擊更小的替代方案,才有機會看到雙相液冷散熱技術的應用普及。

除了技術層面的問題外,在商業層面,由於液冷是相對新的技術,因此產業鏈上下游必須盡快協調出大家可以接受的標準,才能讓技術更快進入商品化階段。英特爾(Intel)將扮演產業協調者的角色,將上游技術供應商與台灣的代工製造商串接起來,並協同產業鏈裡的成員,共同制定兼顧成本、可量產性與散熱性能的產品標準。

龔育諄總結說,散熱一直是限制電子系統設計的主要物理因素之一。為實現更高效能、高密度的運算系統,散熱是整個業界必須設法解決的議題。未來幾年,不管是在系統層級或晶片層級,我們將會看到許多新的散熱技術出現在市場上。

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