隨著人工智慧運算需求爆發性成長,GPU功耗持續攀升已成為資料中心面臨的最大挑戰。市場研究機構預測,2025年GPU的熱設計功耗(TDP)將突破1200瓦,較目前主流產品提升超過50%。傳統的冷板加風冷系統雖仍能應對,但經濟效益正面臨嚴峻考驗,迫使產業尋求更先進的散熱解決方案。
在這場散熱技術革命中,各家廠商紛紛投入浸沒式冷卻技術的研發競賽。
Perstorp業務發展總監曾偉銓憑藉豐富的氟化液產品銷售經驗,對散熱技術發展趨勢有著深度洞察。他認為,合成酯技術將成為突破當前技術瓶頸的關鍵解決方案。從Perstorp近年的技術布局觀察,該公司透過分子結構設計的工程流體概念,成功解決了傳統冷卻液在黏度與閃點間難以平衡的技術難題,為散熱產業帶來創新突破。

圖說:曾偉銓表示,Perstorp與包括英特爾在內的業者深度合作,針對各種浸沒式水冷方案提供合成散熱液。
Perstorp亦與Intel展開策略合作,共同開發包括Targeted Flow與超流體等液冷技術,目標讓合成酯冷卻液能夠取代現有水冷系統。曾偉銓認為,合成酯技術將可能重新定義產業標準。
浸沒式技術蓄勢待發 廠商積極布局
浸沒式冷卻技術目前仍處於發展階段,尚未達到爆發性成長。曾偉銓觀察,今年Computex展覽中各家廠商紛紛展示相關技術,加上NVIDIA GB300等高功耗GPU出貨量增加,市場對先進散熱解決方案的需求正逐步提升。這波技術展示熱潮反映出產業對散熱瓶頸的高度關注,也預告著技術轉換期的來臨。
目前NVIDIA等主要晶片廠商在GPU散熱方面仍普遍採用冷板技術,搭配水乙二醇(PEG25)系統作為主流解決方案。然而,各大廠商都已開始進行浸沒式技術的儲備工作,包括NVIDIA的下游合作夥伴也持續投入專門團隊進行技術開發。曾偉銓分析,隨著晶片功耗持續攀升,傳統散熱技術正面臨越來越大的挑戰,這種技術儲備工作顯示了產業對未來散熱需求變化的前瞻布局。
值得注意的是,半導體製程發展也深度影響散熱需求格局。目前晶片廠商在四奈米製程上已使用兩年,三奈米、二奈米製程技術即將推出,這些新製程可能帶來更佳的散熱特性,但成本考量仍是關鍵因素。曾偉銓指出,當GPU功耗可能在未來發展到2000瓦以上時,傳統冷板技術將面臨經濟效益的根本性挑戰,而製程微縮帶來的散熱改善能否跟上功耗增長速度,將決定散熱技術的演進方向。
在冷卻液技術選擇上,氟化液雖具優異的相容性和穩定性,在浸沒式冷卻應用中表現出色,但正因其極高穩定性,導致在環境中不易降解,會在人體內永久殘留。這也是3M等主要廠商決定退出該市場的主因。

圖說:浸沒式水冷需要考量散熱液體的安全性、散熱能力,以及對環境的友善程度。
此外,歐洲法規對氟化學品並不友善,促使部分廠商在歐洲推廣礦物油方案,在亞洲地區則繼續使用氟化物。曾偉銓特別提到,氟化物的導入相對容易,且具有不燃燒特性,對於台灣半導體廠房而言具有重要的安全優勢,但法規環境的差異正迫使廠商尋求更具普遍適用性的替代方案。
分子設計創新突破 低黏高閃成關鍵
面對傳統冷卻液技術的局限性,Perstorp專精的合成酯技術提供了創新解決方案。曾偉銓以樂高積木比喻說明,合成酯技術能夠根據應用需求,從分子層級設計產品特性,滿足特定的性能要求。這項技術源自分子結構設計的工程流體概念,為散熱應用帶來革命性突破。
在散熱應用中,最重要的技術挑戰是黏度與閃點之間的平衡。一般情況下,黏度與閃點呈正相關,但散熱需要低黏度以提升流動性能,安全性則需要高閃點以降低火災風險。曾偉銓表示,合成酯技術能夠在保持低黏度的同時實現高閃點,例如在黏度15-16的範圍內,閃點可達到247度,相較市面上同等黏度產品高出約50度。
這項技術突破具有重要的實用意義。對於台灣半導體廠房而言,不燃燒特性提供重要的安全優勢,特別是在高價值設備密集的環境中。曾偉銓強調,隨著單一機架價值可能達到數百萬美金,這種安全保障變得極為重要。合成酯冷卻液即使發生洩漏也不會損害設備,徹底解決了水冷系統洩漏可能造成昂貴設備損失的風險。
目前Perstorp正與Intel合作開發超流體技術,目標是讓合成酯冷卻液能夠取代現有的水冷系統。雖然油類產品的比熱普遍只有水的一半左右,但透過超流體技術可以降低熱阻,提升散熱效率,在冷板系統中仍能處理1000瓦以上的功耗。這項技術的導入相對容易,且具備優異的電氣絕緣特性,為資料中心提供更可靠的散熱解決方案。
性能安全環保兼顧 總成本成決策關鍵
選擇冷卻液時需要考慮多個面向的平衡。曾偉銓強調,首先是性能表現,必須滿足客戶的散熱需求。其次是安全性,包括消防安全、電氣絕緣安全,以及操作人員安全。第三是可持續性,涵蓋生物可降解性和碳足跡考量。最後是經濟效益,包括總成本和供應穩定性。
隨著資料中心能耗問題日益嚴重,碳足跡成為重要考量因素。Perstorp作為北歐企業,在碳足跡追蹤方面起步較早,不僅關注液冷技術本身的節能效果,也重視冷卻液製造過程的環境影響。曾偉銓指出,公司正逐步採用可再生或可回收原料,包括利用氫氣等可再生能源進行生產,終極目標是實現所有原料來源的可持續性。
在產業可持續發展方面,雖然目前尚未建立正式的回收機制,但Perstorp正研究如何協助客戶處理使用後的冷卻液,希望建立循環經濟模式。由於資料中心環境相對受控,使用後的油品狀況通常良好,具有回收再利用的潛力。公司隸屬於馬來西亞國家石油公司,原為瑞典企業,在原料供應鏈整合方面具有顯著優勢。
經濟效益考量也至關重要。曾偉銓分析,雖然合成酯冷卻液的初期成本可能較高,但其優異的穩定性和安全特性能夠降低維護成本和風險成本。特別是在高價值設備環境中,避免因冷卻液洩漏造成的設備損失,其經濟價值遠超過初期投資差異。此外,合成酯技術的供應穩定性也優於部分替代方案,為客戶提供長期可靠的技術支持。
技術瓶頸待突破 爆發成長可期待
浸沒式冷卻技術的成長不會是線性的,而會在特定技術節點出現爆發性成長,類似於冷板技術在NVIDIA推動下的快速普及。曾偉銓觀察到,Google、Meta、微軟等大型雲端服務商都在評估相關技術,並持續投入研發資源,這為產業發展提供強勁動能。
在台灣市場方面,包括國家高速運算中心、半導體廠商,以及台積電等都在建設新的運算設施,這些新建設施普遍考慮採用液冷技術,甚至評估浸沒式冷卻的可能性。雖然目前仍以概念驗證階段為主,但技術成熟度正快速提升。曾偉銓表示,隨著晶片功耗持續攀升,從目前的1200瓦可能發展到2000瓦以上,傳統冷板技術將面臨經濟效益挑戰,這將為浸沒式冷卻技術創造更大的市場機會。
關鍵在於技術瓶頸的突破和市場領導者的技術選擇。曾偉銓認為,一旦主要廠商正式採用浸沒式冷卻技術,整個產業將快速跟進,形成技術轉換的關鍵節點。「技術創新是基礎,但真正的市場突破在於如何將創新技術轉化為符合客戶實際需求的解決方案,」曾偉銓深刻指出這一產業發展的核心邏輯。面對即將到來的散熱技術變革,具備前瞻布局和技術創新能力的企業將在新一輪競爭中佔據先機。隨著AI運算需求持續擴張,散熱技術的突破將不僅決定資料中心的運營效率,更將影響整個數位經濟的發展軌跡。