數據中心晶片24小時高效運轉不發燙 液冷技術打造頂級散熱解決方案
The showers and baths keeping data centre tech cool
作者: Chris Baraniuk | 時間: Tue, 23 Dec 2025 00:04:45 GMT | 來源: BBC
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它們24小時不間斷高速運轉，溫度高到熾熱——但數據中心的電腦晶片卻獲得極盡呵護，某些晶片簡直住在水療中心。
「會有液體向上流動，接著如陣雨般或涓涓細流般灑落至組件上，」液冷技術公司Iceotope執行長強納森·巴隆（Jonathan Ballon）表示，「某些部件會被噴灑。」
在其他情況下，這些勤勞的裝置會浸泡在循環流動的液體中，這些液體將其產生的熱量帶走，使其得以在極高速下運作，這種技術稱為「超頻」。
「我們有客戶始終保持超頻狀態，因為完全沒有伺服器燒毀的風險，」巴隆說。他補充表示，美國某連鎖飯店客戶正計劃利用飯店伺服器產生的熱能為客房、洗衣房及游泳池供暖。
若無適當冷卻，數據中心將無法運作。
去年11月，美國一處數據中心冷卻系統故障導致全球最大期貨交易所芝商所集團（CME Group）的金融交易技術中斷。該公司後續已增設冷卻容量，避免類似事件重演。
當前數據中心需求因人工智慧技術發展而蓬勃成長，但這些設施消耗的大量能源與水資源也引發越來越多爭議。
美國逾200個環保團體近期要求暫停新建數據中心，不過也有部分業者宣稱將降低環境衝擊。
業者面臨另一項動機：數據中心晶片性能日趨強大，導致傳統風冷散熱（即風扇持續對最熱組件吹風）已無法滿足部分運作需求。
巴隆意識到能源密集型數據中心建設引發的爭議：「社區對這些專案提出反對，而我們所需能源與水資源大幅減少，完全不使用風扇，運作時寂靜無聲。」
Iceotope表示，其液冷技術能為數據中心多項組件（不僅限於處理晶片）降溫，最高可降低80%冷卻相關能耗。
該公司技術使用水冷卻與電腦設備接觸的油基液體，但水體保留在封閉迴圈中，無需持續抽取當地水資源。
當被問及冷卻系統的油基液體是否源自化石燃料產品時，巴隆表示部分確實如此，但強調不含有害人體健康的全氟烷基物質（PFAS），俗稱永久化學物質。
部分液冷技術使用含PFAS的冷媒，且多數冷媒會產生強效溫室氣體，恐加劇氣候變遷。
市場研究機構IDTechEx前資深技術分析師王玉琳（Yulin Wang）指出，兩相式冷卻系統即採用此類冷媒。冷媒起始為液態，但伺服器組件產生的熱量使其蒸發為氣體，這種相變過程能吸收大量熱能，達到有效散熱效果。
部分設計將數據中心設備完全浸入含PFAS的冷媒中，「蒸氣可能從儲槽逸散，」王玉琳補充道，「存在潛在安全隱患。」其他設計則僅將冷媒直接導向最熱的晶片組件。
目前提供兩相式冷卻的業者正逐步轉用無PFAS冷媒。
多年來，業界持續測試各式散熱方案，爭取找出最佳方法讓數據中心設備維持最佳狀態。
微軟曾將裝滿伺服器的管狀容器沉入奧克尼群島海域，利用寒冷海水提升設備內風冷系統效率。去年微軟確認已終止該計畫，但Azure全球基礎設施總經理艾利斯泰爾·斯皮爾斯（Alistair Speirs）表示：「無人操作環境下，故障率更低——這影響了我們的部分運作程序。」較少人工干預的數據中心顯得更可靠。
初步研究顯示，水下數據中心的電源使用效率（PUE）評級達1.07，遠優於絕大多數陸上設施，且完全不需用水。
但微軟最終判斷水下數據中心的興建與維護經濟效益不佳。
該公司仍持續研發液冷技術，包括微流體技術——液體經由矽晶片多層結構的微小通道流動。「你可將其想像成奈米尺度的晶片液冷迷宮，」斯皮爾斯說。
研究人員也提出其他方案。今年7月，加州大學聖地亞哥分校的陳任坤與團隊發表論文，介紹以多孔膜為基礎的被動散熱技術，無需主動泵送液體或吹氣。
「本質上，我們利用熱能提供泵送動力，」陳任坤說明。他將其比喻為樹葉蒸發水分後，形成抽吸效應將水分沿樹幹與枝椏輸送至葉片的過程。陳任坤表示希望將此技術商業化。
機器學習公司Hugging Face人工智慧與氣候專案負責人莎夏·盧喬尼（Sasha Luccioni）指出，數據中心散熱新技術需求日益殷切，部分原因在於人工智慧——包括生成式AI或大型語言模型（LLMs）等聊天機器人核心技術——的能源消耗巨大。
盧喬尼先前研究顯示，此類技術耗能極高。「若模型能源消耗龐大，散熱需求也必須相應提升，」她說。
她進一步指出，能逐步解釋輸出結果的推理模型耗能更驚人，「比單純回答問題的標準聊天機器人高出數百甚至數千倍。」盧喬尼呼籲AI企業應更透明公開各項產品能耗資訊。
對巴隆而言，大型語言模型僅是AI的一種形式，他認為這類技術在生產力方面已然「達到極限」。