台积电携供应商开发「浸润式冷却高效运算电脑机房」

台积电在最新一期ESG电子报中说明,面对先进制程高效能运算(HPC)需求产生的能耗,台积电启动TSMC ESG AWARD获奖提案之一「浸润式冷却高效运算电脑机房」,透过常温水冷却HPC伺服器,2022年1月于Fab 12B厂成功试行,预估可使HPC机房总耗能降低30%、减废50%,晶片运算效能更提升10%,目标将自2030年起每年减少4亿度耗能。

TSMC ESG AWARD表彰勇于探索与实现各种永续可能性的员工与组织。随着先进制程技术演进,晶片内电晶体密度倍数提升,晶片温度亦随着处理器功率同步增加。为了避免传统耗能的风扇散热做法,由企业资讯技术、资材供应链管理处、厂务及设计暨技术平台同仁联手提出浸润式冷却的创新技术,除获2020年TSMC ESG AWARD酷炫点子奖肯定,台积电亦提拨经费展开专案执行。

技术开发期间,台积电携手台达电、技嘉、智邦、盟立、3M公司等供应商,设计可装载低沸点惰性绝缘冷却液的气密槽,直接将需散热的伺服器浸泡于槽中。

根据相变散热原理,当运算晶片发热时,晶片表面的冷却液吸收热量、沸腾而相变为气态;蒸气上升接触冷却盘管、放热冷凝相变回液态,再由盘管中流动的水将热量带出机房,达成自然循环散热。因冷却液和发热源充分接触,散热效率高,只需常温水即可完成冷却,槽内各系统与晶片温度均匀维持于摄氏50度左右,不仅创造良好节能效果,晶片运算效能更增加10%以上。