隨著處理器功耗持續攀升，傳統散熱技術已難以滿足高效能運算需求。在AI運算推動下，部分高階系統功耗已突破1500瓦，對散熱技術提出更嚴苛要求。面對這波技術挑戰，傳統的氣冷散熱方案已無法應對如此高密度的熱源管理需求。
在全球散熱技術競賽中，台灣廠商積極尋求技術突破點。英特爾散熱技術經理莊騏鴻認為，浸沒式散熱技術將是解決高功耗處理器散熱問題的關鍵方案。從英特爾近年的技術布局觀察，該公司透過Targeted Flow創新技術，成功將傳統浸沒式散熱的效能提升三倍，這項突破代表了散熱技術發展的重要里程碑。
英特爾Targeted Flow浸沒式散熱技術與華碩、仁寶、技嘉等台灣伺服器廠商展開合作。本刊專訪英特爾散熱技術經理莊騏鴻，深入探討這項革新技術如何重塑散熱產業格局，以及他對散熱技術未來發展的獨到見解。
圖說：英特爾散熱技術經理莊騏鴻認為，浸沒式液冷將會在未來高效能運算散熱技術中佔有一席之地。
技術創新帶來突破 散熱效能大幅提升
面對傳統浸沒式散熱液體流動分佈不均的根本問題，英特爾開發的Targeted Flow技術提出了創新解決方案。莊騏鴻表示，傳統設計中大部分液體會繞過散熱片密集的CPU區域，導致散熱效果不佳。這是因為液體和空氣都有阻力最小路徑的特性，使得冷卻液體傾向於流經阻力較小的區域，而非最需要散熱的熱點位置。
Targeted Flow技術的核心創新在於結合水冷板技術與浸沒式散熱，在散熱槽上方增設分歧管，透過專用管路將液體直接導向CPU散熱片中央最熱的區域，形成強制對流散熱。這項設計專門解決熱點散熱問題，確保浸沒式液冷可能因流體通道不順暢而影響散熱效能的狀況獲得改善。
技術團隊採用客製化散熱片設計，液體從中央注入，直接衝擊CPU最熱區域，再向兩側分流。此設計降低了液體流動阻力，確保充分的散熱效果。技術團隊也開發出盲插式快速接頭，簡化安裝與維護程序。
圖說：Targeted Flow技術可以針對發熱熱點主動加強散熱
相較於傳統浸沒式散熱對液體黏度的高度敏感性，Targeted Flow技術對不同黏度的礦物油都能維持良好效能。無論是PAO2到PAO8等不同黏度等級的油品，都可在此系統中運作，僅泵浦功耗會有些微差異。這項特性讓系統能適應不同地區的法規要求，例如日本要求使用閃火點250度的高黏度油品。
這項技術帶來三倍的散熱性能改善，可將散熱能力從傳統的500瓦提升至1500瓦。透過五代持續改良，莊騏鴻表示該系統在500瓦、1000瓦及1500瓦測試中都展現優異表現。成本方面，Targeted Flow技術僅增加約1-2%的伺服器成本及5%的散熱槽成本，對整體系統的經濟影響相當有限。在高密度部署應用中，4U機箱可容納10顆500瓦CPU，總功耗達2000瓦，相較於傳統氣冷需要8-10U機箱的設計，大幅節省機房空間。
市場格局持續演變 保固成推廣關鍵
目前散熱技術市場中，水冷板技術佔據主導地位，市佔率約達80%，傳統水冷系統約佔10-15%，而浸沒式散熱技術約佔5%。莊騏鴻指出，儘管浸沒式散熱佔比相對較低，但隨著高功耗處理器需求增長，其市場潛力正逐步顯現。水冷板技術雖然升級相對簡易，但面臨水壓過大可能導致爆管的風險。相較之下，浸沒式散熱技術雖然初期投資較大，但長期穩定性更佳。
在散熱介質選擇上，不同地區呈現明顯差異。莊騏鴻分析，單相浸沒式散熱主要採用氟化物和礦物油兩種介質。氟化物因其優異的流動性，散熱性能較佳，類似水的特性使其能夠帶走更多熱量。相較之下，礦物油由於黏稠度較高，散熱性能相對較差。
在實際應用中，使用氟化物的系統約可處理500至550瓦的散熱需求，而礦物油系統則約可處理400瓦左右。然而，氟化物的成本約為礦物油的20倍，且全球暖化潛勢較高，對環境影響較大。
地區偏好方面，台灣由於重視安全性考量，氟化液體仍為主流選擇，儘管其環保表現較差。相對地，歐洲地區主要採用礦物油作為散熱介質，更符合當地的環保法規要求。隨著技術發展，礦物油正朝向較高黏稠度的方向發展，在提升安全度的同時，散熱效果與低黏度產品相當。
然而，浸沒式散熱市場發展的最大障礙是GPU廠商的保固政策。莊騏鴻坦言，英特爾已針對特定散熱油提供CPU保固支援，但NVIDIA拒絕接受採用浸沒式液冷客戶的保固申請，這成為浸沒式液冷技術推廣的最大問題之一。考量到AI伺服器動輒數百萬元的投資，客戶對於缺乏保固支援的解決方案態度謹慎。莊騏鴻預測，隨著水冷系統漏水問題在大規模部署中浮現，業界將重新考慮浸沒式散熱方案的價值。
產業生態逐步成形 基建需求成關鍵
英特爾積極建構Targeted Flow技術的產業生態系統。莊騏鴻表示，目前支援此技術的主要廠商包括散熱槽製造商西班牙Submer、美國GRC等業界領先廠商，已宣布支援此技術，預計於2024年第四季推出相關產品。散熱器製造商方面，與台灣廠商JWS合作開發專用散熱器。
值得注意的是，包括其鴻、雙鴻等散熱廠商在取得水冷技術後，會加入自己的技術調整與創新，因此對於技術發展細節較不願意對外分享，形成技術資訊相對封閉的生態。伺服器廠商華碩、仁寶、技嘉等台灣主要伺服器製造商都與英特爾合作開發相關產品。散熱油供應商部分，所有主要油品廠商的產品都可適用於此技術。
市場驗證方面展現積極進展。2023年，華碩在美國SuperComputing展會上展示搭載Targeted Flow技術的系統。同年，原採用風扇散熱方案的Submer公司轉而採用Targeted Flow技術，顯示業界對此技術的認可。
基礎設施需求是部署考量的重要因素。莊騏鴻指出，浸沒式液冷對機房基礎建設有特殊要求，特別是對地板承重能力的需求較高，因此通常需要在機房建設初期就決定是否採用浸沒式液冷技術。現有氣冷機房升級為水冷系統的困難度相當大，涉及大規模基礎設施改造。
然而，由於液冷技術在節省功耗方面貢獻顯著，大型雲端服務供應商對機房建設投資仍持續進行，很大一部分投資用於汰換舊設備，興建基於液冷技術的新設備。
環保法規推動轉型 高溫應用展現優勢
環保法規正成為散熱技術發展的重要推動力。莊騏鴻表示，歐盟預計於2028年嚴格限制氟化物使用，除非無替代方案，否則將禁止使用。此法規推動讓業界趨向採用礦物油為主的浸沒式散熱解決方案。目前包括殼牌、雪佛龍、美孚、嘉實多等大型油品公司都已進入浸沒式散熱市場，提供相關產品。
圖說：Targeted flow技術可以明顯改善浸沒式液冷的散熱效能。
Targeted Flow技術在高溫環境中展現獨特優勢。莊騏鴻分析，此技術特別適合部署在台灣、東南亞、中東及中國大陸等高溫地區，這些地區的外氣溫度較高，更能發揮浸沒式散熱的優勢。該技術支援高溫進水，即使使用35-50度的冷卻水都能有效運作，讓資料中心可採用節能的乾式冷卻器，大幅降低PUE值至1.1以下。
在極端測試條件下，即使在關閉主動熱交換器，讓液體溫度逼近60度的極端條件下，浸沒式散熱仍能有效降低系統發熱，展現其在高溫環境中的卓越性能。
技術發展的另一個驅動力來自記憶體散熱需求。莊騏鴻指出，隨著DDR5記憶體功耗提升至25-35瓦，密集排列的記憶體散熱成為新挑戰。傳統水冷板技術難以在狹小空間內為記憶體提供有效散熱，而Targeted Flow的浸沒式設計天然解決了這個問題。
此外，部分客戶基於ESG目標採用此技術，藉由優異的PUE表現提升企業永續形象。英特爾針對Targeted Flow技術申請了相關專利，但採取適度保護策略，既確保技術優勢，又不阻礙產業生態發展。競爭對手可選擇授權或設計替代方案。
散熱技術產業正經歷深刻變革，從傳統氣冷向液冷技術轉型已成不可逆趨勢。英特爾透過Targeted Flow技術的創新突破，為高功耗處理器散熱提供了可行解決方案。莊騏鴻認為，真正的市場驗證將來自客戶的實際部署和採購決策，而非單純的技術展示，這一觀點精準反映了技術商業化的關鍵所在。面對AI運算需求持續增長的趨勢，散熱技術廠商需要在性能、成本與環保要求間取得平衡，同時克服保固政策等市場障礙。