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DIGITIMES 李立達／台北 2020/06/17
中、美全球2大資料中心(Data Center)勢力同步推動，資料中心散熱技術正從氣冷跨至液冷新時代。 隨著CPU、GPU拉高效能，功耗持續提升，傳統的氣冷設計，負擔越來越重，以市佔率超過9成的英特爾(Intel)晶片為例，英特爾Xeon系列晶片的最高功耗，從2014年的145瓦，上升至2021年的270瓦，整個伺服器機櫃搭配氣冷散熱功耗設計，從2014年的2.7萬瓦，至2020年拉升至4萬瓦。

不只CPU，NVIDIA日前發表的最新Ampere架構的A100 GPU，要取代現行的Volta架構，鎖定高階資料中心及AI運算領域，功耗直接從過去的300W/350W拉高至400W。散熱業者指出，隨著AI及5G技術發展，資料中心對高效傳輸及高速運算需求將有增無減，散熱需求將持續拉升，液冷趨勢已勢不可擋。 中國最大雲端資料中心廠阿里巴巴率先導入浸沒式液冷方案，美系重量級雲端服務商也傳將於2020年導入浸沒式液冷機櫃，中美2大重量級雲端廠商同步推動液冷，此外，全球最大資料中心伺服器技術制定聯盟OCP(Open Compute Project)正規劃將液冷納入OCP 3.0的技術規範當中。 伺服器供應鏈指出，現行有2大液冷散熱技術一為浸沒式、一為主機板液冷循環散熱，2種技術，中、美2大資料中心客戶都在測試開發。浸沒式散熱腳步較快，阿里巴巴在2018年已經率先導入，預計2020年底進一步擴大採用。

阿里巴巴在2018年於河北省張北縣的阿里巴巴冬奧雲資料中心率先採用浸沒式散熱技術，經歷過兩次雙11的高壓測試，阿里巴巴決定要擴大導入，預計2020年將在資料中心浙江仁和開發項目，導入更大規模的浸沒式液冷散熱。 伺服器業界傳出，阿里巴巴在張北浸沒式散熱需求為3.6MW，未來3年將在浙江仁和、江蘇南通等地的資料中心，擴大導入，散熱總規模將拉大至450MW，其中浙江仁和項目分2期建設，一期資料中心大樓陸續完成，預計9月開始試營運，採用浸沒式液冷散熱技術。 美系重量級雲端資料中心客戶傳將於2020年第3季開始導入浸沒式散熱技術至新的資料中心，伺服器供應鏈指出，浸沒式與傳統氣冷不同，會改變資料中心的基礎建設設計，除非客戶下定決心要作，否則難以進行，此也看得出資料中心客戶對散熱需求的急迫性。 阿里巴巴與美廠都採用浸沒式散熱技術，然差異點是，阿里巴巴採用的是單向浸沒式散熱，美廠採用兩相式浸沒式散熱，伺服器業者指出，兩者差異在於，單相式通過散熱點的工業用液體，不會發生氣化，需透過幫浦帶動液體循環，而兩相式是透過液體氣化過程吸收熱能，再通過冷凝系統將氣體轉回液體。 伺服器業者指出，兩相浸沒式液冷散熱的優點是可減少幫浦的使用量，減少建置與後續的維修成本；單相浸沒式散熱的好處，是兩相式有液體轉氣體過程必須密封，而單向式的冷卻劑維持液體狀態即可，不需要密封系統，業者可以更輕鬆裝卸更換伺服器元件，維修成本較低。 兩相浸沒式液冷散熱，散熱效能佳，可置更多伺服器。以緯穎於2019年COMPUTEX公開的兩相式浸沒式水箱為例，可置入100刀OCP伺服器，最多可解100KW的熱，單相式水箱置入的伺服器數量較少，然也有業者指出，目前的機櫃熱度，用單相式即可，CP值較高。事實上，兩種浸沒式各有優缺點。 值得觀察的是，阿里巴巴在率先導入單向浸沒式散熱技術後，經過營運測試，在2020年初將該技術開源，讓更多有意採用單相浸沒式液冷散熱的廠商可以共襄盛舉，也有意透過新技術，搶下資料中心研發技術的話語權。 同樣看好液冷散熱技術的是具有全球資料中心技術聯盟霸主地位的OCP。

伺服器業者指出，OCP正規劃將液冷技術納入新的OCP伺服器的技術範本，一旦被OCP納入後，全球資料中心都可採用相同標準設計伺服器，屆時也會進一步推升液冷散熱普及率。 有別於中美雲端資料中心導入的浸沒式散熱技術，OCP要納入的是主機板液冷循環散熱，與PC運用多年的液冷散熱類似，將液體透過管線流經主機板發熱源，再搭配風扇等主動散熱元件，將熱排出。散熱業者指出，此技術相較於浸沒式，對現有資料中心設計較不具破壞性，接受度可能更高。

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