突破兩千瓦解熱瓶頸！工研院「低壓冷媒兩相流冷板」助攻 AI 算力

隨著 AI 算力需求增加，液冷技術雖已成為推動高效能運算的關鍵趨勢，但硬體功耗攀升的速度更為驚人，NVIDIA Blackwell 架構的 GB300 晶片 TDP 已達 1,400W，預計 2026 年問世的 Rubin 架構更將一舉推升至 2,300W。

當全球科技業屏息關注 AI 算力如何重塑生產力的同時，資料中心後端一場無聲卻激烈的「熱戰」已悄然白熱化，面對如此功耗躍升，主流氣冷技術已顯露應用極限，傳統液冷方案若僅以提高流量因應，不僅衍生可靠度與能效隱憂，更將撞上難以跨越的「散熱牆」物理極限。

從「顯熱」到「潛熱」的相變魔力

為因應超高功耗晶片的散熱挑戰，並發展更具節能潛力的新世代冷卻技術，工研院開發出「兩相流冷板（Two-Phase Cold Plate）」技術，不同於傳統液冷系統仰賴溫差進行顯熱交換，兩相流冷板則利用低壓冷媒在冷板內受熱產生相變。

主要原理是由液態轉變為氣態時釋放大量「潛熱」，其單位質量可帶走的熱量遠高於單相流體，藉由此高效率的相變移熱機制，受惠相同解熱規格，系統可實現超過 40% 節能效益，為高功率晶片散熱開啟全新解方。

整改成本與安全風險的雙重壓力

液冷技術被視為資料中心的長期發展方向，但既有機房卻面臨高昂的硬體整改的挑戰，現有設施常受限於樓板承重、複雜管路配置與空間限制等因素，若全面導入傳統液冷，不投入龐大資本支出，後續維運與安全管理更是一大負擔，最終往往只能暫時滿足散熱規格，難以兼顧能效與營運彈性。

工研院提出的兩相流冷板技術，著眼於極致解熱能力，更兼顧系統穩定性與實際部署彈性，採用低壓冷媒架構，能有效降低高壓液路帶來的洩漏風險，且冷媒具備不導電特性，能在意外狀況時仍保護昂貴的伺服器與零組件免受損壞。

工研院指出，藉由相變移熱實現高效率散熱，讓資料中心冷卻系統的節能效益真正落實，透過主動式熱管理平台，可即時監控系統壓力與溫度，並依據運算負載自動調節流量，進一步優化能源使用效率（PUE），實現「高解熱x低能耗」的最佳平衡。

實務驗證與台灣供應鏈的關鍵契機

為了加速技術落地與產業導入，工研院已建立完善的測試驗證平台，可模擬高達 4.0kW 的加熱條件，並實際協助國內廠商進行散熱元件效能測試。此舉不僅幫助業者滿足上游端，如散熱模組開發商的嚴苛規格需求，並大幅縮短研發與驗證週期。

展望未來，隨著 AI 伺服器算力需求持續爆發，NVIDIA 最新規劃已明確朝向 100% 全液冷架構發展，台灣在 AI 伺服器與關鍵硬體代工領域具有全球領先地位，而散熱技術正成為決定效能、可靠度與系統競爭力的關鍵門檻。

（首圖來源：工研院）