【圖解】液冷散熱是什麼？碳排少8倍，還可回收再利用！看懂4個

AI伺服器大廠慧與科技（HPE）推出液冷技術的解決方案，以應對AI系統日益增長的散熱需求。另外，也可以從4個液冷技術的關鍵數字，證明液冷技術的未來可期。

相較於使用風扇的傳統氣冷技術，液冷技術—–—特別是直接液冷技術（Direct Liquid Cooling，DLC）—–—是將冷卻劑直接泵入伺服器中，以吸收處理器散發的熱量，並傳輸到資料中心外的熱交換系統。

相較於使用風扇的傳統氣冷技術，液冷技術—–—特別是直接液冷技術（Direct Liquid Cooling，DLC）—–—是將冷卻劑直接泵入伺服器中，以吸收處理器散發的熱量，並傳輸到資料中心外的熱交換系統。圖片來源：數位時代

關鍵數字1：液體可吸收的熱能是空氣的3倍

目前AI晶片的設計需求旨在以更小的體積，達到更高效能，但也提升冷卻晶片的困難度。若無法即時冷卻晶片，資料中心可能面臨過熱問題，導致系統故障，最終造成AI工作無預警停擺。

而液冷技術能更快速且有效地冷卻這些晶片，因為 水的熱容量是空氣的三倍，可吸收更多加速器和其他元件（如CPU、記憶體和網路交換器）所產生的熱量。

以1個擁有1萬台伺服器的HPC資料中心為例，若皆採用氣冷技術，資料中心每年將排放超過8,700噸的二氧化碳，而採用液冷技術的伺服器，每年僅排放約1,200噸的二氧化碳。

除了碳排之外，成本也是考量。在擁有1萬台液冷伺服器的資料中心中，每台伺服器的年度成本僅為45.99美元（約新台幣1,478元），而氣冷伺服器的年度成本則高達254.70美元（約新台幣8,188元），這相當於每年可節省近元210萬美（約新台幣6,750萬元）的營運成本。

伺服器晶片所產生的熱能，透過液冷系統吸收熱量後，會將熱量轉移到資料中心外的熱交換系統，並利用這些熱水為其他建築或設施提供能源。

目前美國能源部國家再生能源實驗室（NREL）已成功採用此方式多年，該實驗室從慧與科技研發的Cray液冷超級電腦Peregrine系統中回收90%的熱水，並將其再利用作為能源系統整合設施（ESIF）辦公室和實驗室的主要熱源。

慧與科技在魁北克的合作夥伴QScale也計劃利用此一技術支援農作物種植並解決糧食短缺問題。QScale希望利用液冷技術為當地將近100個足球場大小的溫室供電，預計每年可生產約8萬噸的番茄。

也有廠商利用回收的熱水協助魚場養殖。Hima是全球最大的陸上鱒魚養殖場，採用循環水產養殖系統（Recirculating Aquaculture Systems，RAS）技術，循環利用純淨的山泉水。其目標為每年生產約8,000噸的優質Hima鱒魚，相當於2,200萬份晚餐。

隨著資料中心計劃採用新型的AI基礎架構，「密度」將成為資料中心是否有足夠空間容納先進AI解決方案的關鍵因素。

相較於氣冷解決方案，液冷技術無需使用風扇和其相關設備，因此資料中心可以放置更少且更緊密排列的伺服器機架，從而最大化空間利用率或視需求擴充。

以1萬台伺服器的資料中心為例，採用液冷伺服器可減少77.5%的空間需求。此外，在5年內液冷解決方案使用的機箱功率可減少14.9%，且每千瓦效能比氣冷解決方案高出20.7%。

雖然液冷散熱技術有望成為未來主流，不過，伺服器產業分析師陳牧風提醒，大型資料中心在散熱的需求上，也因為AI伺服器需要透過更緊密的方式排列、提升算力，

因此基礎設施的散熱（水冷甚至是浸沒式）系統、不斷電系統（UPS）、配電裝置（PDU）與備援電池（BBU）都需要升級。

各資料中心在節能減碳和AI算力的平衡下，什麼樣的方案能夠達到雙贏，也是資料中心建置時必須面對的課題。

本文授權自數位時代，原文見此。