《科技》资料中心「液冷」散热高门槛 没有真本事难吃到(3-2)

目前液冷散热有两种方式在竞争，一种是Open Loop Rack(开放回路式机柜水冷)，也就是大型资料库中心成千上百台立式机柜(Rack)，每台立式机柜透过核心设备CDU(流量控制单元)将冷却液体供应到每一层伺服器对半导体晶片进行冷却，让水在一个个机柜(Rack)中形成内循环，将热量带走变成热液体，再连结回到CDU将热量移转到大型资料中心厂区外部循环管路散热；但Open Loop Rack挑战来自于漏水问题，不只是在伺服器内部，甚至有可能是整个机房，此外，即使可以去除CPU的热，伺服器其他零组件的热还是需要透过风冷来排除，PUE能否降到低于1.3是另一个关键。

另一种散热方式为immersion Liquid cooling(浸没式散热)，浸没式散热大致可分为「单相」及「两相」两种方式，其中「单相浸没式」是将Rack立式机柜变成Tank(腔体)卧式机柜放进介电液冷桶，伺服器上半导体晶片直接把热源传递给介电液，再传递到外部循环管路散热，每一层伺服器都透过类似「泡冷泉」概念来进行浸泡式液冷散热；「两相浸没式」方案中，低沸点的冷却液吸收热量后会蒸发为气体，上升至密封槽盖或冷凝圈，再凝结为液体返回冷却液中。

就两种液冷散热方式来看，Open Loop Rack Liquid cooling优点是可以透过感测器快速精准反应某个机柜温度变化，再借由CDU液冷内循环适时调整液体供应量和温度调节晶片散热，而浸泡式则是均温的概念。

台达电表示，浸没式散热以冷却液取代风扇降温，无噪音且隔绝粉尘，浸没式冷却PUE值可以达到低于1.1，大幅减少资料中心的非运算能耗，不过在技术上，因为浸没式电源需要长时间浸泡在冷却液中运作，电源本身在防护力的设计上需要特别注意，目前整体成本也较高，以客制化专案为主，此外，浸没式又分为单相和两相，两相浸没式的散热效率更好，但技术门槛也更高。双鸿表示，液冷散热可靠度很重要，其中浸没式散热除了不能渗漏，如何降低水冷液对零组件的腐蚀性也是问题，至于Open Loop Rack liquid cooling优点是可以即时把热传出去，但整个系统设计很复杂，需要具备各系统专业知识及整合能力。

在均热片方面，由于均热片的金属材料包括：铜合金、铝材、铝矽碳及不锈钢等，每种金属材料传热速度不一，均热片厂须依晶片客户热导需求(即每小时要导多少热)选择材质，且因均热片须与CPU完全贴合才能均匀导热，不仅平坦度很重要，也因要与CPU一起封装，而各家晶片厂又有特殊的封装需求，致使均热片成为高度客制化的产品。新一代伺服器平台因放入更大晶片及更多被动元件，基板变大，散热要求更高，均热片尺寸较前一代更大、更厚，设计复杂度高，尺寸公差控制必须更精准，「高精密锻造」生产技术门槛非常高，如何让均热片从冷间锻造、冲压成型、CNC加工成型、电镀镀镍(金)/化学镀镍、黑化处理/涂胶处理，到阳极处理/钝化处理大量生产时维持相同品质、符合客户要求成为均热片厂最大考验。除生产技术门槛甚高，由于高阶产品使用的锻造机每台动辄数千万元，成为厂商跨足扩产另一个门槛！此外，针对大尺寸HPC封装，均热片厂亦投入研发新一代均热片，希望减少界面热阻，更有效快速将热点均匀散开，进一步提高晶片运算效能，被视为3到10年内封装散热解决方案之一。(3-2)