數據中心冷卻新革命：液冷技術如何應對AI時代的能源挑戰

它們日夜高速運轉、溫度灼熱，但資料中心的電腦晶片卻受到極致呵護，部分簡直就像住在水療中心。 「我們會讓液體上湧後，再如陣雨或細流般落在元件上，」液冷公司Iceotope執行長Jonathan Ballon表示，「有些地方會被直接噴灑。」 其他情況下，這些勤奮運轉的裝置會浸泡在循環流動的液體浴中，液體將運轉產生的熱量帶走，使其得以在稱為「超頻」的高頻率狀態下運作。 Ballon指出：「我們有客戶始終維持超頻狀態，因為伺服器絕對不會過熱燒毀。」他補充說明，某美國連鎖飯店業者正計畫利用伺服器產生的熱能，為客房、洗衣間和泳池供暖。 若缺乏冷卻系統，資料中心將無法運轉。 去年十一月，美國一處資料中心的冷卻系統故障，導致全球最大交易所營運商CME Group的金融交易科技停擺。該公司已增設額外冷卻設備，避免類似事件重演。 當前資料中心需求蓬勃發展，部分動力來自人工智慧技術成長。但這些設施耗費的龐大能源與水資源，也引發日益激烈的爭議。 美國逾二百個環保團體近日要求暫緩新建資料中心。不過部分業者表示正努力降低影響。 業者另有一項動機：資料中心晶片性能持續提升，許多業界人士認為傳統空冷技術——透過風扇持續吹拂 hottest 元件——已無法滿足部分運作需求。 BallonAware aware rising controversy around the construction of energy-devouring data centres.「社區居民正反對這些開發案，」他指出，「我們的技術耗電與用水量顯著降低，完全不使用風扇，運作時安靜無聲。」 Iceotope表示，其液冷方案不僅能冷卻處理晶片，還可同時調節多個元件，將冷卻相關能源需求減少高達八成。 該公司技術以水冷卻與晶片接觸的油基液體，但水保持封閉循環，無需持續取用當地水源。 當被問及冷卻系統中的油基液體是否源自化石燃料時，Ballon承認部分是，但強調不含PFAS（永久化學物質），此類物質對人體健康有害。 部分液冷技術使用的冷媒確實含PFAS，且許多冷媒會產生強效溫室氣體，加劇氣候變遷。 市場研究機構IDTechEx前高級技術分析師王玉林指出，兩相冷卻系統即採用此類冷媒：液體吸收伺服器熱量後蒸發為氣體，此相變過程可高效吸熱。 有些設計讓資料中心設備完全浸入含PFAS的冷媒中，王玉林補充：「氣體可能從儲槽逸出，存在安全隱患。」其他方案則僅將冷媒導向最熱的晶片。 目前部分提供兩相冷卻的企業正改用無PFAS冷媒。 多年來業界嘗試各種創意冷卻方式，爭相尋找維持資料中心設備高效運作的最佳方案。 微軟曾將裝滿伺服器的管狀容器沉入奧克尼群島海域，利用冰冷海水提升裝置內空冷系統效率。去年微軟宣布終止該計畫，但Azure全球基礎設施總經理Alistair Speirs表示：「無人操作使故障減少，這啟發了我們的運維流程。」 水下資料中心初始測得能源使用效率（PUE）僅1.07，遠優於多數陸上設施，且完全不用水。但微軟最終認為其興建與維護經濟效益不佳。 該公司仍持續研發液冷技術，包含微流體技術：液體在硅晶片多層結構中的微型通道流動。Speirs形容：「可想像在奈米尺度的硅晶中，存在液冷迷宮。」 研究人員亦提出新構想。今年七月，聖地牙哥加大Renkun Chen團隊發表論文，介紹含孔洞薄膜的被動冷卻技術，無需主動泵送流體或吹風。 「本質上是利用熱量提供動力，」Chen教授說明，類似樹葉蒸發水分時，產生的抽吸作用將水分沿樹幹與枝椏向上輸送。他表示正推動該技術商業化。 機器學習公司Hugging Face的AI與氣候負責人Sasha Luccioni指出，冷卻技術需求日益迫切。這部分歸因於生成式AI與大語言模型（LLM）等技術的擴展，其能源消耗極大。 「若模型能耗過高，冷卻需求必須同步升級，」她表示。推理解釋模型更耗能，比一般對話機器人多消耗數百至數千倍能源。Luccioni呼籲AI企業應更透明公開產品能耗數據。 對Ballon而言，LLM只是AI的一種形式，他認為其生產力已「達至極限」。