理財

專欄/散熱到底多熱?「液冷」散熱滲透率可望持續提升

定錨產業筆記
發布於 03月19日08:14

當電腦打開3A遊戲大作,風扇運轉速度會大幅提升,手機打開《原神》會明顯感受到手機溫度提升,這些熱來自於晶片運算,當晶片有在運作就會產生熱,系統過熱則會導致運算錯誤、程式強制退出甚至導致晶片損害,因此在各種晶片都有給予散熱設計功率(TDP;Thermal Design Power),此數值用以瞭解該晶片最大負載下所釋放的熱量,當晶片超過此數值會降頻保護晶片,且各種晶片TDP皆不相同。

手機TDP約為10~15瓦,由於TDP以及空間較小採用石墨片直接散熱,可以將熱有效擴散,避免單點溫度過高導致晶片故障。近期5G手機效能持續提升,除了既往的石墨片或石墨稀,也搭配超薄均熱板(Vapor Chamber, VC)提升散熱效果,均熱板內部含有液體,當下方晶片發熱,液體向上揮發,碰到上方較低溫的外殼凝結完成循環,透過液體的型態轉換達到散熱效果,熱傳導效果約為石墨膜的十倍以上。

廣告(請繼續閱讀本文)

筆電CPU晶片的TDP略高於手機,Intel Meteor Lake約為28~45瓦、Ryzen 8040約為35~54瓦,晶片上塗覆導熱介面材料(Thermal Interface Materials, TIM),也就是常見的導熱膏,再貼上銅片/均熱片(Heat Spread, HS)、熱導管以及風扇模組,晶片的熱透過TIM傳導至銅片/均熱片、熱導管,最終由風扇將熱帶走。

桌電CPU晶片TDP略高於筆電,TDP普遍皆超過50瓦,採用由底板、熱導管、散熱鰭片及風扇組成的散熱模組,晶片熱能依序經由銅片/均熱片、底板、熱導管傳至散熱鰭片,散熱鰭片可以增加與空氣接觸的散熱面積,提升散熱效率,再由風扇將熱帶走。有些桌電外加高效能的GPU顯示卡,以NVIDIA RTX 4090為例,TDP高達450瓦,普遍會採用均熱板搭配風扇達到散熱效果,有些則會採用一體式水冷散熱器,晶片的熱傳導到水冷頭以及當中的冷卻液,冷卻液傳導至水冷排,水冷排是一個微水道的設計,高溫的冷卻液會經過細小的水道,再經由風扇將廢熱吹出。

伺服器散熱需求最為強勁,Intel Sapphire Rapids、AMD Epyc Genoa最高達350瓦,普遍使用均熱片、基座、熱導管、散熱鰭片的散熱模組,晶片塗上TIM並連接均熱片以及散熱模組,熱依序傳遞至均熱片、基座、熱導管,最終由伺服器風扇將廢熱帶出,倘若TDP較高可以提升熱導管、散熱鰭片密度或是採用均熱板達到較佳解熱效果。Intel、AMD於2024下半年推出的下一代伺服器平台──Birch Stream、Epyc Turin,TDP分別為500、600瓦,NVIDIA H100 GPU高達700瓦,開始採用3D VC,以均熱板為基礎,向上延伸出許多圓柱狀的熱導管,熱導管上方有大量散熱鰭片,晶片產生的熱透過底部均熱板快速分散,並由內部冷卻液的型態轉換將熱傳導至散熱鰭片,熱再由風扇帶出。

廣告(請繼續閱讀本文)

往後推出的NVIDIA GB200結合1顆Grace CPU、2顆B200 GPU,將會採用液冷板(cold plate),晶片的熱傳導至TIM上方的液冷板,依序由水管(Manifold)傳導至幫浦、液冷背門,再經由風扇將熱傳遞至機房內,透過空調進行降溫。

定錨認為,晶片效能持續提升,產生的熱能也隨之增加,將帶動液冷的散熱方案滲透率將持續提升,未來有可能會導入開放式液冷,將熱能帶到外部的冰水機進行熱交換,但短期內浸漠式液冷很難成為主流。

留言 14
  • 才羽モモい(RACIST型人)
    發錯地方,這裡是憤世老人跟陰謀論者的集散地,不信自己看
    04月28日13:55
  • 稚羽矢
    實際上大部分人都不太需要液冷,風險和金額相較起來比風冷高太多而不合理,風險高:一旦側漏很多部件會毀損致無法修復;金額高:同樣的金額,完全可以增加足夠的風冷式散熱,也不用承擔液體漏出的問題。根本找不到理由去使用液冷。
    04月12日07:49
  • 陳 峰
    冷氣開19度就對了
    04月30日02:08
  • 地球都不用散熱就對了啦
    06月13日05:30
  • 汶宿奎水
    液冷都只用在大型主機上面
    07月22日04:56
顯示全部