何謂直連晶片液冷技術？
直接晶片液冷技術是一種先進的液冷技術，用於管理高效能運算系統產生的熱量。與依賴風扇和散熱片的傳統風冷技術不同，直接晶片液冷技術將液態冷卻劑直接應用於處理器及其他關鍵元件。此方法提供卓越的散熱效能，使伺服器能在維持最佳效能水準的同時降低能耗。
為有效管理熱量，直接晶片液冷技術涉及數項關鍵元件。首先，冷板透過內部通道引導冷卻液流動，並直接貼合於晶片表面，藉此在熱源處直接吸收晶片產生的熱量。冷卻液通常採用高熱導率與低電導率的專用液體，確保熱傳導過程的安全與效率。系統內設有泵浦循環輸送冷卻液，維持持續的熱量移除。 最後，熱交換器將冷卻液吸收的熱量傳遞至外部冷卻源（如散熱器或冷卻塔），完成整個冷卻循環。
直接晶片液冷技術的優勢與應用
這種先進的液冷技術具備多項關鍵優勢，尤其在處理器晶片容易暴露於高溫環境的資料中心場域中：
- 強化冷卻效能：透過將冷卻劑直接施加於熱源，此方法相較於空氣冷卻能實現更高效的熱傳導。此效能對高密度資料中心至關重要，因空氣冷卻可能無法滿足其需求。
- 節能效益：液冷系統的運作能耗通常低於風冷系統。此項能耗降低可為資料中心帶來營運成本的減少與碳足跡的縮小。
- 性能提升：液冷系統能有效防止元件過熱，使其維持更高運作效能。此優勢對需持續高負載運行的應用尤為關鍵，例如科學運算與大規模模擬。此外，相較於風冷系統，CPU能在「加速」時脈下運行更長時間——液冷技術可長期維持較低CPU ，避免因過熱觸發降頻機制，從而持續輸出巔峰效能。
- 空間優化：直接晶片液冷技術可實現更高運算密度，意味著相較於風冷系統，僅需更少機架或空間即可達成同等運算效能。此空間效率在空間珍貴的環境中至關重要，使資料中心能在更小佔地面積內最大化運算能力。
- 降噪效果：液冷系統的運作聲響較風冷系統更為安靜，因其較少依賴大型高噪音風扇。此降噪特性在注重噪音控制的環境中，可成為顯著優勢。
相關產品與解決方案
直接晶片液冷技術的實際應用案例
直接晶片液冷技術因其高效能與可靠性，正被各產業廣泛採用。其中一個顯著應用場景是高性能運算（HPC）環境，例如研究機構與大學。這些設施需執行複雜模擬與數據分析，要求持續的高效能運算，而傳統風冷系統若要達到同等效能，將面臨巨大的能源消耗與空間需求。在 CPU與GPU需全年無休以「加速模式」運轉的環境中，此項冷卻技術尤為關鍵。傳統風冷系統難以在不大幅增加能源消耗與空間佔用前提下維持此等效能水準，使直接晶片液冷技術成為理想解決方案。
在數據中心，特別是由大型科技公司和雲端服務供應商營運的設施中，直接對晶片液冷技術有助於管理高密度伺服器陣列的熱負載。透過提升冷卻效率並降低能耗，數據中心得以實現更優異的效能與成本效益。例如Google與Microsoft等企業已導入液冷系統，以支援其龐大的數據運算作業。
遊戲產業，特別是在工作站層級，同樣仰賴直連晶片的液冷技術。高端遊戲伺服器與工作站需維持最佳運作溫度，方能確保流暢無間斷的遊戲體驗。這項冷卻技術對於維持系統可靠性與效能至關重要。此外，部分伺服器設計現已將液冷技術應用於記憶體模組（DIMM），進一步減少伺服器內部風扇的運作需求。此項技術突破不僅大幅降低噪音足跡，更提升整體系統效能。
此外，金融業憑藉其高頻交易平台，亦能從這項冷卻技術中獲益。這些平台需要極快的數據處理與交易速度，過程中會產生大量熱能。直接晶片液冷技術確保系統保持冷卻狀態並持續運作，從而減少停機時間並維持性能水準。
直接晶片液冷技術的實施考量
在實施直接對晶片液冷技術時，應考量若干關鍵因素以確保其有效且高效地運作：
- 系統相容性：確保伺服器與組件能與液冷解決方案相容。這包括驗證冷板能否正確安裝於晶片上，以及系統佈局是否支援必要的管路配置。
- 冷卻液選擇：選用具有高熱導率與低電導率的適當冷卻液。該冷卻液應具非腐蝕性且洩漏風險低。
- 泵浦與流量：選擇能提供穩定流量的泵浦，以維持冷卻液的持續循環。該泵浦應結構堅固，能在所需工況下穩定運作，且無需頻繁維護。
- 熱交換器容量：確保熱交換器尺寸足以應對系統的熱負荷。其應能有效地將冷卻液的熱量傳遞至外部冷卻源，例如散熱器或冷卻塔。
- 洩漏檢測與預防：實施檢測與預防洩漏的系統。這包括使用高品質密封件與接頭，以及安裝感測器以監測潛在洩漏。
- 維護與監測：建立定期維護時程表，以檢查及保養冷卻系統組件。持續監測冷卻液液位、流量及系統溫度至關重要，此舉可防止過熱並確保最佳運作效能。
- 冗餘與備援系統：考慮在冷卻系統設計中納入冗餘機制。這可能涉及配置備用泵浦或替代性冷卻方式，以應對系統故障情況。
- 環境與安全考量：評估冷卻液及整體冷卻系統對環境的影響。確保系統符合安全規範與標準，以保障人員與設備安全。
常見問題
- 直接晶片液冷是否優於浸沒式冷卻？
直接晶片液冷與浸沒式冷卻各有優勢。直接晶片冷卻能在熱源處精準散熱，對於高密度與高性能系統尤為高效，且更易整合至現有資料中心基礎設施。然而浸沒式冷卻能提供更均勻的冷卻效果，在處理極高熱負載時往往更為有效。 在最嚴苛的環境中，由於浸沒式冷卻能更有效管理劇烈熱挑戰，可能成為必要或首選方案。兩者間的抉擇取決於具體應用需求、成本考量及基礎設施相容性。 - 直接晶片液冷技術有哪些缺點？
直接晶片液冷技術的初期設置成本可能較高，因其需要專用設備與專業安裝。相較於傳統風冷系統，其維護程序更為複雜，需定期檢查冷卻液與系統元件。此外，若未妥善管理，液體洩漏可能損壞敏感電子元件。若要將此冷卻方式整合至現有基礎設施中，可能需要進行大幅度改造。 - 直接晶片液冷技術如何影響能源消耗？
相較於空氣冷卻系統，直接晶片液冷技術通常能降低能源消耗。透過直接從元件高效移除熱量，此技術減少了對大型高能耗風扇及空調設備的需求。此效能提升可降低資料中心的營運成本，並減少碳足跡。 - 直接晶片液冷技術能否應用於所有資料中心？
直接晶片液冷技術可應用於多數資料中心，但並非適用於所有場域。其可行性取決於現有基礎設施與資料中心的特定冷卻需求。部分老舊設施可能需要進行重大改造才能支援液冷系統，而在新建資料中心或進行大規模升級的場域中，此技術則較易實現。