功耗升級催生散熱產業鏈

【文／呂泰德】

ＡＩ伺服器功耗從晶片燒到整櫃，氣冷已難支撐高密度部署，液冷從選配走向標配，台達電、奇鋐、雙鴻、緯穎等台廠卡位系統升級。

如果說二○二三年是生成式ＡＩ全面驅動的起點，那麼二六年則是ＡＩ資料中心正式進入功耗時代的分水嶺。過去二十年間，全球資料中心競爭焦點主要圍繞在運算效能、儲存容量與網路頻寬，但隨大型語言模型、生成式ＡＩ與AI Agent快速擴張，市場開始發現真正限制ＡＩ基礎建設擴張速度的關鍵因素，已逐漸從晶片供給轉向電力與散熱能力。因為當運算密度持續提高，熱量增加速度遠遠超過傳統資料中心的設計假設，氣冷架構逐漸逼近物理極限。

當前，企業機房與一般雲端伺服器大多採用氣冷設計，單櫃功耗約落在五至十五kW，大型雲端業者部分高密度機櫃雖可達二○至三○kW，但仍可透過空調系統、冷熱通道管理以及高效風扇維持穩定運作。然而生成式ＡＩ出現後，情況開始出現變化，因為ＡＩ伺服器不只是增加數量，而是讓單一機櫃的運算密度呈現倍數成長。尤其GB200 NVL72的問世，象徵ＡＩ資料中心正式從伺服器時代跨入機櫃時代。

功耗升級改寫散熱規格

過去資料中心競爭的是單台伺服器效能，如今競爭的則是整個機櫃的運算能力與能源效率。由於七二顆ＧＰＵ需透過NVLink高速互連形成單一運算平台，系統設計更強調集中部署與高速資料交換，使算力密度創下歷史新高，但同時也將熱源高度集中。當機櫃功率密度突破一○○kW門檻後，傳統依靠風扇與空調的散熱方式逐漸接近極限，促使液冷從過去的選配方案轉變為新世代ＡＩ資料中心的重要標準配置，並帶動冷板、ＣＤＵ、快接頭與液冷機櫃等供應鏈全面升級。

根據施耐德電機公開資料，ＡＩ資料中心機櫃功率密度已由傳統十至二○kW，快速提升至超過一○○kW水準，未來更有機會朝數百kW發展。對資料中心營運商而言，真正的挑戰不只是耗電量增加，而是熱量移除效率。因為空氣本身的熱容量有限，即使增加風量與空調能力，也無法有效解決高密度運算所產生的局部熱點問題。反觀液體的熱傳導效率遠高於空氣，能夠更直接將熱量從ＧＰＵ與ＣＰＵ表面帶走，因此開始成為ＡＩ資料中心的主流方向。

也正因如此，Nvidia執行長黃仁勳也多次強調，未來資料中心將不只是儲存與運算空間，而是生產ＡＩ模型與ＡＩ服務的工廠。既然是工廠，就必須考慮能源供給、熱能管理與營運效率。這種思維轉變使得資料中心逐漸從資訊科技產業，跨入能源工程與基礎建設。

液冷直攻晶片熱源

當ＡＩ伺服器的運算密度愈高，熱源就愈集中，過去靠風扇、散熱片、熱導管與機房空調堆出來的氣冷架構，已經很難支撐百kW等級的機櫃部署。過去資料中心是把熱從伺服器內部吹到機房，再由空調系統處理；但ＡＩ機櫃的熱密度太高，若仍先讓熱留在機箱內，再透過空氣慢慢帶走，不只效率低，還會讓風扇耗電、空調負載與機房能耗同步上升。因此，產業開始把散熱位置直接貼近ＧＰＵ與ＣＰＵ，把熱在源頭就帶走，這就是直達晶片液冷（Direct-to-Chip; DTC）液冷。所謂ＤＴＣ液冷，核心是利用冷板貼（Cold Plate）附在ＧＰＵ、ＣＰＵ與高熱源元件上，讓冷卻液透過冷板內部微通道流動，直接把晶片運算產生的熱帶走，再經由歧管、管路與ＣＤＵ液冷分配裝置把熱交換出去。

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