整理包／散熱族羣新戰場！微軟、輝達搶攻微流體是什麼？ 最新「冷革命」誰受惠？
微軟發動新一波「冷革命」，宣佈正發展「微流體（microfluidics）」，力壓原有的水冷散熱技術。 路透
隨着人工智慧（AI）算力愈來愈強，能源消耗量也同步激增；輝達（NVIDIA）不斷推出更加先進的AI運算平臺，如Rubin與下一代的Feynman平臺，功耗恐皆高達2,000W以上，帶來龐大的解熱問題。爲此，輝達從2023年起，幾乎每年都發動一次「冷革命」，從傳統氣冷一路進化到水冷，到最近傳出的「微通道水冷板（MLCP）」技術，爲的就是要解決愈來愈艱困的AI伺服器散熱問題。
近日，科技龍頭微軟（Microsoft）則是發動了新一波的「冷革命」，宣佈正發展「微流體（Microfluidics）」技術，據稱其散熱效果大幅優於現有解熱方案、且不需要既有散熱元件，恐衝擊散熱類羣相關廠商後市。究竟微軟散熱新科技是如何遠勝現有技術？《經濟日報》爲您整理近期散熱技術的發展。
傳統水冷式
目前，散熱技術以水冷式爲主流，其包含了幾項重要的組成部分：水冷頭、導熱材料（TIM），以及冷卻液。水冷式的運作原理，是將內含水道的水冷頭貼在CPU或GPU上，透過導熱材料將熱能有效傳導到水冷頭上，再經由水冷頭內部的水道以冷卻液（水，或是專門的冷卻液）將熱量帶走、排出，並不斷循環這個過程，進行高效率的散熱。
雖然這樣的做法比透過風扇散熱要來得更有效率、也更安靜，但由於熱量必須經過相當多中間層才能傳導出去，效率上仍有改進空間。
微通道水冷板
而近期，由於輝達將推出的AI運算平臺需要更強的散熱技術，微通道水冷板（MLCP）因此而生。
在傳統的水冷頭當中，內部水道的寬度約1至3公釐，通常貼合於封裝蓋上，並透過導熱材料與晶片間接接觸，再以冷卻液把熱量帶走；微通道水冷板則是將水道細縮至微米等級、大幅增加數量，好增加總接觸面積與散熱效率，更將水冷板、用於均勻分散高溫的「均熱片」與晶片本身進行高度整合，並可省略一層導熱材料，讓冷卻液更貼近裸晶本身，大幅提升散熱效率。
這一次，微軟推出的微流體（Microfluidics）之所以如此驚人，是因爲它的設計有着巨大的差異，直達半導體制程階段。微流體技術透過在晶片本身蝕刻出微小管道，並讓冷卻液直接從中流經、將熱能帶走，來進行散熱。由於冷卻液直接在晶片上進行散熱，因此在相對高溫（在某些情況下高達攝氏70度）時依然有效。
在這樣的設計下，由於不再需要均熱片、水冷板、導熱材料等中間層，如同冰敷時不再隔着毛巾，降溫效果立分高下。
微軟更與瑞士新創公司Corintis合作，不僅採用外觀類似葉脈或蝴蝶翅膀紋路的仿生設計，還進一步利用AI進行優化，能比單純垂直通道更有效率地冷卻晶片熱點。根據實驗數據，其效能最高可比冷卻板提升三倍，並將GPU溫升降低六成以上。
經微流體技術冷卻後的晶片。 圖／擷自彭博
微軟系統技術主管艾莉沙（Husam Alissa）表示，微軟正在內部的原型系統測試微流體，應用於支援Office雲端應用的伺服器晶片、以及處理AI運算任務的GPU。微軟表示，迄今的測試已顯示，微流體技術效能明顯優於傳統散熱方式，可望允許微軟藉由堆疊方式開發效能更強大的晶片。
這項新型冷卻技術也能讓微軟刻意使晶片過熱「超頻」（overclocking），以短暫換取更佳效能。這樣的作法對於應付短暫的需求高峰特別有用。例如，微軟的Teams會議軟體經常在整點和30分時使用量暴增，因爲大多數會議都在這些時間點開始。
微軟技術院士柯禮溫（Jim Kleewein）指出，微軟不必額外增加晶片數量，只需讓現有晶片超頻幾分鐘即可滿足需求。
微軟發動新一波「冷革命」。經濟日報／製表
業界分析，目前同時擁有水冷板與均熱片研發與量產能力的廠商稀少，普遍都僅單獨於水冷板或均熱片各自取得一片天；隨着散熱需求增加，水冷板、均熱片成爲新的戰略物資，同時掌握這兩項元件技術與產能的廠商將會最吃香。
目前，臺灣主要的散熱相關廠商爲散熱龍頭健策（3653）與散熱雙雄奇𬭎（3017）、雙鴻（3324）等，原先皆以水冷板或均熱片其一爲主力發展，近年開始雙線佈局，成功在幾次「冷革命」當中受惠。但在微軟宣佈了這項直接從晶片端結構下手，不再需要均熱片、水冷板等現有散熱元件，足以顛覆業界的微流體技術後，三廠股價同步軟腳、連日下跌；製造資料中心冷卻系統的Vertiv、Eaton與Modine Manufacturing等廠也隨之下跌。
但事情並沒有這麼絕望。彭博行業研究分析師Mustafa Okur認爲，微軟的創新不至阻礙對Vertiv和Eaton等公司電力產品的需求。他認爲，這項技術可望讓伺服器密度更高、晶片功率更大，整體散熱需求反而會隨之增加，因爲伺服器機櫃內的熱量仍需排除，就像散熱方式從空氣冷卻轉向液體冷卻的過程一樣。
輝達也邁入冷革命3.0時代。經濟日報／製表
（資料來源：編譯劉忠勇；記者劉芳妙、李孟珊、秦鈺翔、陳昱翔）
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