什麼是浸沒式冷卻?為什麼 AI 伺服器需要?
浸沒式冷卻(Immersion Cooling)是把伺服器主機板連同 CPU、GPU 等發熱元件,直接浸入不導電的介電冷卻液中,由液體直接接觸元件帶走熱量的散熱方式。液體的熱傳能力遠高於空氣,因此能處理氣冷風扇加散熱片架構無法負荷的功率密度。
AI 訓練與推論伺服器是目前最需要浸沒式冷卻的應用:單顆 AI 加速器的功耗動輒數百瓦,整櫃功率密度持續攀升,傳統氣冷在風量、噪音與機房空調負荷上都逼近極限。浸沒式冷卻把熱直接交給液體,省去風扇與大型散熱片,讓高密度部署成為可行的工程選項。
單相 vs 雙相浸沒式冷卻對照表
單相浸沒讓冷卻液全程保持液態,靠泵浦循環把熱送到熱交換器;雙相浸沒則利用冷卻液在晶片表面沸騰、蒸氣在槽頂冷凝盤管凝結的相變化帶走熱量。兩者對冷卻液的物性要求不同,選液之前必須先確定系統架構。
| 比較項目 | 單相浸沒(Single-Phase) | 雙相浸沒(Two-Phase) |
|---|---|---|
| 工作原理 | 冷卻液全程保持液態,以泵浦強制循環(或自然對流)把熱帶到熱交換器排出 | 冷卻液在晶片表面沸騰汽化,蒸氣上升至槽頂冷凝盤管凝結後回流,以相變化帶走熱量 |
| 流體特性需求 | 高沸點、黏度低利於泵送、比熱與熱導率佳;典型數值:(請填入 TMC 實際規格) | 沸點貼近晶片目標溫度、汽化熱高、蒸氣特性穩定;典型數值:(請填入 TMC 實際規格) |
| 沸點考量 | 沸點須遠高於系統最高運轉溫度,確保全程液態,例如 TMC-7500 為 129°C | 沸點落在晶片目標運轉溫度附近,例如 TMC-649 為 49°C、TMC-49 為 47°C |
| 系統複雜度 | 較低:開放或半密閉槽體,泵浦加熱交換器即可運作,維護門檻低 | 較高:需密閉槽體、冷凝系統與蒸氣管理,並控制流體損耗 |
| 典型應用 | 資料中心整櫃浸沒、邊緣機房、重視維護便利性的場域 | 高功率密度 AI 加速器與 HPC 節點,追求高熱通量的散熱設計 |
選浸沒式冷卻液要看的五項物性
評估浸沒式冷卻液至少要確認五項物性:沸點、介電強度、黏度、材料相容性與熱傳性質;這五項決定流體是否配合你的系統架構與元件溫度規格。各項實際數值依型號而異,選型時請索取完整技術資料表(TDS)。
| 物性項目 | 為什麼重要 |
|---|---|
| 沸點 | 直接決定單相或雙相架構的適用性:單相要求沸點遠高於運轉溫度以維持液態;雙相要求沸點貼近晶片目標溫度以觸發沸騰散熱 |
| 介電強度 | 冷卻液直接接觸帶電元件,絕緣能力不足會造成短路;介電強度是浸沒應用的安全底線 |
| 黏度 | 影響泵送功率、流道壓損與自然對流效率;黏度過高會墊高循環系統的能耗與設計難度 |
| 材料相容性 | 流體長期接觸線材被覆、墊圈、標籤與塑膠件,需確認不膨潤、不脆化、不溶出,避免影響元件壽命與流體品質 |
| 熱傳性質 | 單相看比熱與熱導率,雙相看汽化熱;這些數值決定同樣流量或槽體體積下能帶走多少熱量 |
TMC 電子氟化液對應方案
TMC 電子氟化液針對單相與雙相浸沒式冷卻各有對應型號:單相系統對應 TMC-7500(沸點 129°C),雙相系統對應 TMC-649(沸點 49°C)與 TMC-49(沸點 47°C)。
| 冷卻架構 | 對應型號 | 沸點 | 選用說明 |
|---|---|---|---|
| 單相浸沒 | TMC-7500 單相浸沒冷卻液 | 129°C | 高沸點設計,流體在伺服器運轉溫度下全程保持液態,適合泵浦循環的單相槽體 |
| 雙相浸沒 | TMC-649 雙相浸沒冷卻液 | 49°C | 沸點落在常見晶片目標溫度區間,對應雙相沸騰散熱設計 |
| 雙相浸沒(較低沸騰溫度) | TMC-49 低沸點電子氟化液 | 47°C | 低沸點型號,對應需要較低沸騰溫度的雙相系統或測試設備 |
介電強度、黏度、密度等其餘物性數值:(請填入 TMC 實際規格)。選型時請提供冷卻架構、目標晶片溫度與發熱功率,我們協助對應型號並提供完整 TDS。
浸沒式冷卻液常見問題(FAQ)
單相與雙相浸沒式冷卻怎麼選?
先看熱通量需求與系統複雜度的取捨。單相系統結構簡單、槽體可半開放、維護容易,適合多數資料中心整櫃部署;雙相系統利用沸騰相變化,散熱能力上限更高,但需要密閉槽體與蒸氣管理,建置與維護成本較高。若晶片熱通量尚未超出單相系統的處理能力,一般建議先評估單相方案。
AI 伺服器浸沒冷卻液台灣哪裡買?
崇浩光電(YOTTADEFT)是 TMC 電子氟化液的亞洲總代理,公司位於桃園,在台灣直接供貨:單相浸沒對應 TMC-7500,雙相浸沒對應 TMC-649 與 TMC-49,並提供選型諮詢與樣品測試對接,可透過官網聯絡我們取得報價與交期。
原本用 3M Novec 的浸沒系統怎麼辦?
既有浸沒系統可以「應用條件對應」的方式評估 TMC 替代型號:先比對沸點與運轉條件,再做材料相容性與系統驗證。TMC 與 3M 產品並非化學等同品,導入前建議先進行小規模驗證。型號對應方式請參考 3M Fluorinert / Novec 替代方案說明。
浸沒式冷卻液的沸點為什麼重要?
沸點決定流體在系統中的工作模式。單相系統要求沸點遠高於最高運轉溫度(例如 TMC-7500 的 129°C),確保流體全程保持液態、減少蒸發損耗;雙相系統則要求沸點貼近晶片目標溫度(例如 TMC-649 的 49°C、TMC-49 的 47°C),讓流體在熱源表面沸騰帶走熱量。沸點等級選錯,系統就無法按設計運作。
冷卻液可以直接接觸主機板和 GPU 嗎?
可以,這正是浸沒式冷卻的前提:冷卻液必須具備足夠的介電強度(絕緣能力),讓帶電元件直接浸沒也不會短路,電子氟化液即屬此類介電流體。實務上仍需確認板上材料(線材被覆、標籤、部分塑膠件)與流體的長期相容性,並移除風扇等不必要元件,建議導入前先做元件級浸泡測試。
導入浸沒式冷卻前需要準備哪些資訊?
建議先整理四項資訊:(1)冷卻架構是單相還是雙相;(2)目標晶片溫度與總發熱功率;(3)槽體與循環系統設計;(4)接液材料清單。將這些條件提供給我們,即可對應合適的 TMC 型號,並取得完整物性規格表(TDS)進行工程評估。
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告訴我們你的冷卻架構(單相/雙相)、目標晶片溫度與發熱功率,我們協助對應 TMC 型號、提供完整物性規格與樣品測試安排。
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