算力擴張、節能減排 讓液體冷卻時代提前到來 |集邦科技

【文■TrendForce集邦科技／】

據TrendForce研究，隨著雲端運算資源的整體性能越為強大，其耗 能與發熱量也持續攀升，從而影響其電源使用效率（PUE）。PUE值是 所有設備使用電源與IT設備使用電源之比值，能清楚呈現雲端運算資 源必須額外消耗多少電源才能換取IT設備的固有算力（PUE值越接近 1，則該運算資源在使用電力上就越具效率）。

以全球資料中心來看，估計2023年平均PUE值約1.5∼1.6，近年廠 商雖藉由持續導入節能設備、建立冷熱分流管線、優化照明等方式降 低PUE值，然占據所有設備約30∼40％用電量的冷卻設備，其耗電量 卻難以顯著改善。冷卻設備耗能之所以居高不下，主因在CPU、GPU、 ASIC等核心運算元件的發熱量，是與性能成長同步走高的，此情況導 致全球資料中心的平均PUE值下降速度趨緩，歷經數年仍無法進一步 降至1.5以下。

無論是雲端服務供應商、科技大廠或AIGC應用領域的新創廠商，未 來都需要更多運算資源。在此趨勢下，性能更強大的伺服器、AI伺服 器將持續導入市場，而搭載於其中的核心運算元件亦會不斷更新迭代 ，促使雲端運算資源的整體發熱量進一步提高。因此，如何在擴建運 算資源、節能、減排三者之間取得平衡，乃成為廠商的首要課題。有 鑑於運算資源的發熱量主要來自核心運算元件，因此革新該類元件的 散熱解決方案，透過更高效的散熱系統控制耗能，就成為現階段降低 PUE值並兼顧節能、減排的最佳策略。

■液體冷卻解決方案之長線需求已然浮現

隨著核心運算元件的熱設計功耗（TDP）持續攀升，延續數十載的 空氣冷卻方案之效益開始遞減，液體冷卻方案乃日漸受到重視。液體 冷卻方案可分為間接液冷與直接液冷兩大類，無論是間接或直接液冷 ，散熱效率都顯著優於傳統的空氣冷卻，使其能有效降低冷卻裝置的 耗電量，從而改雲端運算資源的PUE值。估計採用水冷板冷卻解決方 案的資料中心，其PUE值有望進一步降至1.4以下，而導入浸沒式冷卻 解決方案的資料中心，其PUE值更有機會降至1.1甚至逼近1。

整體來看，直接液冷的效果雖好，但改造伺服器、機櫃與注入冷卻 液、設置冷卻塔的初期投入成本卻是數倍於間接液冷；此外，從維修 、維護的角度來看，直接液冷的難度也更高。值得注意的是，液體冷 卻方案雖具有優秀的散熱能力，但過去這段時間相關需求並未顯著成 長，主因在核心運算元件的TDP大多在300W以下，相對具有性價比的 空氣冷卻方案更具吸引力，但隨著高階伺服器CPU的TDP逐步逼近400 W，液體冷卻方案的競爭優勢乃逐漸浮現，尤其部分伺服器GPU的TDP 更高達700W，空氣冷卻的效益不高，讓液體冷卻方案有更多發揮空間 。

■台廠有望在伺服器液體冷卻 市場擴張之際取得先機

散熱解決方案供應商方面，雙鴻將冷水分配器、液體分歧管、水冷 板與水冷背門，整合成機櫃式液體冷卻系統，讓熱交換能於單一機櫃 內進行，提供更具彈性的液體冷卻方案。此外，雙鴻的水冷板、冷水 分配器、液體分歧管正持續導入市場，並有望成為NVIDIA GB200水冷 板冷卻方案的主要供應商之一。

奇鋐目前則能自製冷水分配器、液體分歧管、水冷板、幫浦等關鍵 零組件，整合零組件的液體冷卻專案將於2025年放量，預期也將切入 NVIDIA GB200水冷板冷卻供應鏈。此外，泰碩主要聚焦於水冷板，其 產品除了應用於AI伺服器之外，也面向汽車、投影機。建準已具備水 冷板、水冷背門與幫浦的自製能力，能提供水冷板冷卻方案與浸沒式 冷卻方案。

伺服器品牌商方面，技嘉具備單相浸沒式冷卻、雙向相浸沒式冷卻 ，與技嘉自主研發的直接液冷方案；其中，單相浸沒式冷卻除了自行 研發的一站式解決方案之外，也分別與國際廠商合作，推出Asperit as單相浸沒式冷卻運算系統、GRC單相浸沒式冷卻系統、Submer單相 浸沒式冷卻運算系統。緯穎則具備水冷板冷卻與雙相浸沒式冷卻方案 ，同樣與LiquidStack和3M合作，使用沸點為50度的冷卻液進行熱交 換，據稱其高效的冷卻效率甚至能讓資料中心的PUE值小於1.01。