2025超流體先進散熱論壇於3月12日於台北南港展覽館舉行，工研院、Intel與眾多生態系合作夥伴帶來多種針對伺服器以及資料中心設計的散熱方案。

散熱協助AI應用與永續發展

近年隨著AI應用蓬勃發展，各式能強化AI運算效能的GPU（圖型處理器）以及AI加速器也朝更大規模的方向發展，導致晶片功耗急遽提高，進而推升解熱能力的需求。另一方面隨著環保與永續發展等相關法規的更新，讓伺服器與資料中心的能源效率也成為發展目標，而改善整體散熱效率也是重中之重。

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為了要強化解熱能力與散熱系統的能源效率，許多伺服器、機櫃甚至是資料中心已經採用冷板式液體冷卻或浸沒式液體冷卻取代傳統的氣體冷卻散熱方案，其中冷板式液體冷卻為透過管線將冷卻液送至零組件的冷板（Cold Plate）進行散熱，而浸沒式液體冷卻則是將伺服器浸泡在不導電的冷卻液中，讓散熱液直接帶走零組件產生廢熱。

浸沒式液冷可以再行進行細分，單相浸沒式液冷是指冷卻液在工作過程始終保持為液態，透過冷卻液分配裝置（Coolant Distribution Unit，以下簡稱CDU）將伺服器的水高溫液體送到外部熱交換器，待降溫後再重回循環。

二相浸沒式液冷則是冷卻液在接觸熱源後會蒸發為氣態，在吸收潛熱的過程中帶走更多廢熱以提升解熱能力，並在通過冷凝管等熱交換裝置凝結為液態後再重回循環。最簡單的分辨方式為二相浸沒式液冷運作時，會在熱源周圍產生許多氣泡。

浸沒式液冷技術的優點為不需考慮傳統氣冷的對流因素，有助於縮小伺服器尺寸，省去風扇的維護與噪音，並可提高電力使用效率（PUE，等於1代表最佳效率，電力完全應用於運算設備），對節約總體持有成本（TCO）也有幫助。

▲ 工研院電光系統所副組長戴明吉於超流體先進散熱技術論壇說明千瓦級晶片散熱技術。

▲ 晶片的功耗及急遽上升，代表著散熱的需求也越來越高，單一晶片的功耗估計於2028年提高至2000 W。

▲ 千瓦級晶片散熱可透過冷板式與浸沒式液體冷卻等方式達成。

▲ 無論是冷板式與浸沒式液體冷卻，都可依冷卻液是否會在運作時蒸發再細分為單相或二相（雙相）模式。

▲ 根據電光系統所的分析，影響晶片散熱最大的因素為處理器的「鐵蓋」（Lid），其次為散熱器，因此導入均溫板上蓋（VC Lid）以及液冷是當務之急。

▲ 均溫板上蓋除了能應用於氣冷與冷板式液冷，也能在浸沒液冷大顯身手。

▲ 電光系統所開發的均溫板上蓋採用創新結構，透過內部錐台提高散熱接觸表面積，並透過冷凝水收集片強化對錐台散熱。

▲ 內部金屬採特殊電鍍加工，以絨毛狀結構強化含水量與毛細現象之推力。

▲ 二相浸沒式液冷之冷凝器也透過特殊的液膜截斷設計提高效能。

▲ 均溫板蒸發器（VC Boiler）之結構可以加速冷卻液蒸發，並快速脫離表面以帶走廢熱。

參考造船經驗降低阻力

Intel表示超流體技術的概念來自三菱重工應用於大型船舶的空氣潤滑系統，透過在流體注入適量氣泡的方式降低流體的黏性（Viscosity），進而降低冷卻液循環時的阻力，達到提高解熱能力的效果。

另一方面，雖然純水具有較高的比熱，但是卻容易因為含有雜質而導電（可能導致泡在散熱液中的伺服器損壞），在選擇純水做為散熱液時需要投入相當成本去除雜質。選擇油類做為散熱液則可提高絕緣性，具有不易導電的特性，雖然油類的比熱較小且黏性較大，但透過超流體技術就可改善黏性，並以較高的冷卻液流量克服比熱較低的缺點。

▲ Intel首席工程師陳羿函在論壇中分享Intel超流體技術的發展路線圖。

▲ Intel於2021至2022年間推出TDP（熱設計功耗）達500W的浸沒式液冷參考方案，並預計於未來透過新型冷卻液以及二相冷板等技術，將TDP推高至2500W。

▲ Intel技術經理吳佳鴻也介紹了許多超流體技術的特色。

▲三菱重工在大型船舶底部導入空氣潤滑系統，可以降低10~20%船底阻力，超流體技術也是採用相近概念，在流體注入適量氣泡的方式降低流體的黏性。

▲ 超流體技術能夠應用於冷板式或浸沒式液冷方案，主要需要修改的部分為在CDU加上超流體產生器。

▲ 在現有設備中導入超流體技術的修改成本相對很低，卻能改善8.8~%11.4%的熱阻值（Thermal Resistance）。

就地取材注入空氣

Perstorp（柏斯托）在論檀展示區展示「Synmerse DC」高效冷卻液，具有出色熱傳導性，並具有高閃點、高燃點、介電性等安全特性，不含PFAS（全氟/多氟烷基物質）等有害物質，且相容Intel之超流體技術，為企業發展的永續性進一份力。

Mandala（曼德拉全球）展示的超流體產生器為例，它可以安裝到現有的CDU系統上，並將氣泡混入冷卻液中，為冷卻液添加超流體性質。由於氣泡的「原料」取自於環境中的空氣，因此不需額外耗材，維護部分只需約每5年更換空氣濾網即可。由於超流體中的氣泡可以存在一段時間，因此超流體產生器不需一直維持在啟動狀態，大約每小時運作5至10分鐘即可，相當節省電力。

▲ 在Perstorp「Synmerse DC」高效冷卻液展示中可以看到二相浸沒式液冷方案運作的狀況。