星期四, 18 12 月, 2025
AI人工智慧從氣冷到液冷:AI的「熱失控」如何引爆台灣兆元散熱產業

從氣冷到液冷:AI的「熱失控」如何引爆台灣兆元散熱產業

當前人工智慧的發展,就像一場軍備競賽,所有人都將目光聚焦在輝達(NVIDIA)、超微(AMD)等晶片巨頭發表的最新、最強大的圖形處理器(GPU)。然而,一場隱藏在鎂光燈背後的革命,正以前所未有的速度席捲整個科技產業,而這場革命的核心,並非更快的運算速度,而是一個更根本的物理問題:熱。如果說AI晶片是驅動未來世界的超級引擎,那麼散熱技術就是確保這顆引擎不會在全速運轉時熔毀的關鍵命脈。隨著NVIDIA最新的GB200超級晶片開始大規模出貨,這個「熱問題」已從工程師的挑戰,演變為價值數兆台幣的龐大商機,也為台灣的科技供應鏈開啟了全新的黃金時代。

為何AI的未來,取決於一杯「水」?解構從氣冷到液冷的典範轉移

要理解這場散熱革命的劇烈程度,我們必須先認識一個關鍵詞:TDP(熱設計功耗)。簡單來說,TDP代表一顆晶片在最大負載下會產生多少熱量,單位是瓦(W)。過去,消費級電腦CPU的TDP大約在65W到125W之間,而傳統伺服器CPU的TDP也多在200W至300W。在這種功耗等級下,透過風扇、散熱鰭片和銅管將熱量帶走的「氣冷」方案,已綽綽有餘。這就像為家用轎車的引擎散熱,一個好的風扇和水箱就能搞定。

然而,AI時代徹底顛覆了這個遊戲規則。以NVIDIA的產品為例,其H100 GPU的TDP高達700W,已經是傳統伺服器CPU的兩倍以上。而即將成為主流的次世代B300 GPU,其TDP上限預計將躍升至驚人的1200W至1400W。這意味著,一個由一顆Grace CPU與兩顆B300 GPU組成的GB300超級晶片,總功耗將從上一代GB200的2700W攀升至3100W以上。一個滿載40多個這種超級晶片的伺服器機櫃,其總功耗堪比數十個家庭的用電量,產生的熱量密度更是達到了前所未有的境界。

在這種極端的熱密度下,傳統的氣冷技術已捉襟見肘。這就像試圖用一台家用電風扇去冷卻一具噴射機引擎,根本是杯水車薪。空氣的導熱效率天生就比液體差了數千倍,當機櫃內的晶片越來越多、功耗越來越高,單純依靠空氣流動已經無法有效地將熱量帶走,甚至會導致資料中心整體溫度失控,造成運算效能下降甚至系統崩潰。

於是,「液冷」技術從過去的利基市場選項,一躍成為未來AI資料中心的標準配備。液冷散熱的原理,類似汽車的冷卻系統。它透過一個稱為「冷板(Cold Plate)」的裝置直接貼附在發熱的晶片上,冷板內部有微小的流道,讓特殊的冷卻液體流過,將晶片的熱量迅速吸收。這些吸收了熱量的「熱水」,會被幫浦送到一個稱為「冷卻液分配單元(CDU)」的大型熱交換器進行降溫,冷卻後的液體再重新送回晶片端,形成一個高效的封閉循環。這種直接接觸式的熱傳導,其效率遠非氣冷所能比擬。NVIDIA的GB200 NVL72機櫃就率先採用了液冷散熱方案,這不僅是一個技術宣示,更是為整個產業定下了未來十年的發展基調。

全球散熱戰場:台、美、日選手如何部署?

當散熱從「選配」變成「標配」,全球供應鏈也聞風而動,形成一場新的國際競賽。在這場競賽中,台灣、美國和日本的廠商各自佔據了不同的戰略位置,形成了有趣的產業分工。

美國的散熱廠商,如Vertiv或CoolIT Systems,更像是系統整合的「總建築師」。他們專注於提供整個資料中心的宏觀散熱解決方案,從機房的空調設計、CDU的部署,到整體的能源管理系統。他們的優勢在於品牌、軟體整合以及與大型雲端服務供應商(CSP)如Amazon AWS、Microsoft Azure的長期合作關係。他們定義了市場規格與未來走向,但不一定親自製造每一個零組件。

日本的廠商,則延續其在精密製造和材料科學上的傳統優勢,扮演著「特種材料供應商」的角色。例如,日本電產(Nidec)是全球高效能風扇的領導者,即便在液冷時代,CDU和機櫃內部仍需要風扇輔助散熱;而像古河電工(Furukawa Electric)或藤倉(Fujikura)等公司,則在導熱介面材料、高性能熱管等關鍵零組件上擁有深厚的技術積累。他們的產品是構成高效散熱模組的基石。

相較之下,台灣廠商則扮演了「核心系統的製造與整合者」的關鍵角色。台灣的獨特優勢在於,我們擁有全球最完整的伺服器製造生態系。從晶圓代工的台積電,到伺服器組裝的鴻海、廣達、緯創,再到印刷電路板、機殼、連接器等周邊廠商,形成了一個緊密合作、反應迅速的產業聚落。散熱廠商身處其中,能夠與客戶進行最即時的共同設計與驗證,並以驚人的速度將設計概念轉化為大規模量產的產品。如果說美國提供藍圖,日本提供高級建材,那麼台灣就是那個能將藍圖與建材完美結合,並高效蓋出整棟摩天大樓的「頂級施工團隊」。這種與供應鏈核心的零距離,是其他國家難以複製的競爭壁壘。

聚光燈下的台灣雙雄:奇鋐與健策的致勝之道

在這波液冷浪潮中,台灣有兩家公司脫穎而出,以不同的切入點,成為全球AI供應鏈中不可或缺的要角,它們就是奇鋐(AURAS)與健策(JENTECH)。

奇鋐 (3017) – 從風扇霸主到液冷先行者

奇鋐過去是全球知名的PC與伺服器風扇大廠,在氣冷時代就已是產業的佼佼者。然而,他們敏銳地洞察到產業風向的轉變,早在多年前便毅然投入液冷技術的研發。如今,奇鋐已是市場上少數能提供從水冷板、分歧管(Manifold)、到CDU乃至整個機櫃系統的「一站式」液冷解決方案供應商。

這種全面的產品佈局,使其在NVIDIA的GB200供應鏈中搶得先機。當伺服器代工大廠需要完整的液冷模組時,奇鋐能提供的不僅僅是單一零件,而是一整套經過驗證、能立即上線的系統,大幅縮短了客戶的開發與導入時程。根據市場預估,2024年第二季GB200 NVL72機櫃出貨量約6,000櫃,第三季將爆發性成長至1萬至1.2萬櫃,全年出貨上看3.4萬櫃,奇鋐作為核心供應商,其成長動能不言而喻。

除了在AI伺服器領域大放異彩,奇鋐在消費性電子產品的散熱技術也持續領先。例如,蘋果最新的iPhone手機為了容納更強大的晶片與功能,也開始導入更複雜的VC(Vapor Chamber,均溫板)散熱方案,而奇鋐正是其高階機種VC的主要供應商之一。這證明了奇鋐的技術不僅能應對伺服器等級的「暴力散熱」,也能滿足智慧手機對輕、薄、高效的極致要求。為了滿足爆發的需求,奇鋐也積極擴展海外產能,在越南投入超過百億台幣建廠,展現其成為全球散熱龍頭的野心。

健策 (3653) – 半導體心臟的守護者

如果說奇鋐提供的是整套冷卻循環系統,那麼健策專注的則是與晶片直接相關的「心臟地帶」。健策的兩大王牌產品是「均熱片(Vapor Chamber)」和「ILM(Independent Loading Mechanism,獨立上蓋扣具)」。

均熱片可以視為熱管的二維升級版,它是一個內含毛細結構與工作流體的真空金屬板,能以極高的效率將晶片上某個「熱點」的溫度,迅速均勻地擴散到整個金屬板表面,再交由下一級的散熱器帶走。對於功耗動輒上千瓦的AI GPU而言,均熱片是防止晶片局部過熱的第一道、也是最關鍵的防線。健策憑藉其領先的技術,通吃NVIDIA、AMD、Intel三大晶片巨頭的訂單,其在伺服器均熱片市場的地位,幾乎如同台積電在晶圓代工領域的地位一樣難以撼動。

而ILM扣件,則是確保這一切能完美運作的幕後英雄。這個看似不起眼的精密金屬機構,主要功能是提供一個精準且強大的下壓力,將數萬根針腳的CPU或GPU晶片,牢牢地壓在主機板的插槽上,同時也確保散熱器能與晶片緊密貼合,達到最佳的熱傳導效果。AI晶片越做越大、越來越重,對ILM的強度、精度與可靠性要求也呈指數級增長。健策在此領域的領導地位,使其成為AI硬體供應鏈中一個低調卻無法被取代的關鍵玩家。

為了迎接AI時代的龐大需求,健策也正在興建大園三廠,預計完工後將增加約30%的產能,這也預示著公司對未來幾年市場的強勁成長充滿信心。

投資展望:散熱是短線題材還是長線趨勢?

對投資人而言,最關鍵的問題是:AI散熱究竟只是一時的市場熱點,還是足以改變產業生態的長期結構性趨勢?答案顯然是後者。

首先,AI運算的軍備競賽遠未結束。從GB200到未來的R100,晶片的功耗與運算密度只會持續向上攀升,這意味著對高效散熱的需求是一條不可逆的單行道。其次,散熱產業的技術門檻極高,它涉及材料科學、流體力學、熱力學等多重專業領域,且產品需要通過晶片原廠和伺服器客戶漫長而嚴苛的認證週期,一旦打入供應鏈,就很難被輕易取代,形成了強大的護城河。

過去,台灣的電子產業擅長在「成本」上做文章,但在AI時代,像散熱這樣的領域,「效能」與「可靠性」的重要性已遠遠超越價格。這給了像奇鋐、健策這樣長期耕耘技術、願意投入研發的台灣企業一個絕佳的舞台。他們不再只是代工廠,而是掌握了關鍵技術、能與世界級客戶共同定義產品規格的合作夥伴。

總而言之,AI晶片所產生的巨大「熱能」,正轉化為台灣散熱產業的成長「動能」。這場從氣冷到液冷的革命,不僅是技術的升級,更是價值的重分配。對於希望掌握下一波科技浪潮的投資人來說,與其僅僅追逐那些光鮮亮麗的晶片巨頭,不如將目光投向這些在伺服器機櫃中默默耕耘,確保AI心臟能持續跳動的「隱形冠軍」。因為,誰能掌握「冷卻」的力量,誰就能在AI的熱潮中,走得更遠、更穩。

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