液冷散熱是什麼?跟水冷有何不同?

AI需求大爆發,解析下一個明星技術

輝達(NVIDIA)執行長黃仁勳曾透露,NVIDIA的下一代DGX AI伺服器將採用液冷(liquid-cooled)散熱技術,讓周邊供應商也開始受到關注,散熱廠商雙鴻科技就是其中之一。

雙鴻近日發布6月營運成績單,營收以16.92億元寫下歷史新高,較去年同期的8.5億元大增99.06%。雙鴻指出,主要受惠於水冷應用持續發酵,客戶需求持續增溫所致。

包括雙鴻在內,另一家散熱廠泰碩也曾在營業報告書中指出水冷是未來的趨勢。究竟水冷是什麼?跟液冷技術的差別是什麼?雙鴻的水冷技術跟液冷的差別是?未來潛力如何?

液冷(liquid-cooled)散熱技術是什麼?

液冷又分為「水冷」和「油冷」,目前使用最大量的為水冷。

雙鴻董事長林育申指出,現在 AI 伺服器幾乎都採用水冷散熱方案,像是 NVIDIA GH100 的 TDP 超過 700W 就必須使用水冷散熱,雖然目前占雙鴻營收比重仍小,但是 AI 伺服器與傳統伺服器的平均銷售單價(ASP)相差達 10 倍,因此將有助於雙鴻下半年產品結構的轉變,預估 2023 年 AI 伺服器將可占到 5~10%。

雙鴻投入10年研究水冷散熱,AI帶動需求大爆發!

「哇!中獎了!」雙鴻董事長林育申笑著說,雙鴻從2012年開始投入AI伺服器水冷式散熱機制,研究超過10年以上,一直到2023年才等到相關需求爆發。

「之前寒窗苦讀10年,現在大家問來問去,就會發現我們投入這個最久。」

雙鴻目前營收來自伺服器水冷式散熱的占比還不到5%,但林育申說,「我們已接到很多研發案,慢慢會有營收出現。」他預期,到2024年這一波研發專案會逐漸轉為訂單,到2025年預期能占整體營收20到30%。

雙鴻「水冷式架構」散熱有何特色?

成立於1999年的雙鴻,提供多種散熱解決方案,客戶主要來自筆記型電腦廠商,在筆電散熱產品的市占超過4成。

讓雙鴻在今年脫穎而出的水冷式架構,與筆電主流的風扇、散熱片與導管的氣冷散熱機制大不相同。 水冷式散熱可分為「水對氣」、「水對水」兩種解決方案 ,以水對氣架構而言,現有伺服器不需要大改機櫃架構,可在原先的機櫃上加上水冷背門與風扇即可運作。

在機櫃中,會看到金屬冷水板(Cold Plate)直接貼合於運作中的GPU上方,再透過冷水分配器(CDU)與分歧管(Manifold)控制水路,讓水流經冷水板達到散熱效果,熱水流出水冷板後會進入水冷背門中,水透過風扇冷卻之後再回到CDU中,持續幫助機台降溫。

一圖看懂水冷技術 圖/數位時代製作

在2012年,林育申看到IBM旗下超級電腦深藍(Deep Blue)發展神速,其中就是導入水冷散熱機制,毅然決然砸下超過150萬美元,從IBM手中技轉拿下伺服器水冷技術,「那時沒賺錢就當成本。」

林育申說,「水冷技術談了很多年,大家都覺得還沒來,但是輝達來了,讓它(水冷應用)變成真的。」他分析,輝達大膽地將散熱瓦數由300至400W提升到700W,「直接把瓦數拉高,讓晶片最有效發揮,散熱就交給散熱廠商處理,剛好我們也準備好,就同時爆發。」他形容,輝達大膽提升散熱瓦數,像是打開了潘朵拉的盒子,「很多以前沒有人關注的技術可以用上去,水冷就是。」

浸沒式冷卻是什麼?會是下一個明星技術?

林育申比較,「我們整合能力比別人強。」從零件開發走向系統整合,「它(散熱)是一個系統整合,要有幫浦、電控,跟資料中心也要對接,要知道在哪台機器裡面、哪台機器晶片過熱,再去控制幫浦流速,這是很大的整合。」他說。近年雙鴻也召募軟體人才,走向「熱管理」業務。同時,雙鴻也將斥資20億元打造全球研發中心,持續投入AI伺服器水冷散熱產線。

多年下來累積了過人的整合能力,讓雙鴻除了可以銷售完整的水冷散熱機櫃,其中的零組件也都可獨立銷售。正因如此,林育申認為,目前市場上並沒有直接的競爭對手,反而都是潛在的合作夥伴。

除了水冷散熱,近年來「浸沒式」液冷散熱技術也受到關注。 浸沒式散熱是將伺服器浸泡在不導電冷卻液或是礦物油中,以汽化循環的方式帶走熱能。 但林育申觀察,浸沒式散熱不僅成本高,而且也無法承受700至800W以上散熱瓦數需求,還有許多技術有待克服。

問起是否有投入浸沒式散熱研發?林育申話說地保守,「現在先過這個山頭。」但他也不否認,確實有在研究水冷以外的新技術。今年對行業和雙鴻都是轉捩點,充滿許多機會和可能,「我們已經從散熱公司轉到熱管理,有軟硬體實力,這就是另一個滿大的市場。」當然,持續讓保持彈性並練好功夫,是當下最重要的事。


數位時代2024年10月26日 週六 下午12:46

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