【圖解】鴻海聯手軟銀打造AI伺服器，推出的「雙相直接液冷技術」是什麼？

鴻海2月28日攜手日本軟體銀行、液冷技術公司ZutaCore宣布，三方合作打造液冷AI伺服器，推出了全球首例使用「雙相直接液體冷卻技術（Two-phase Direct Liquid Cooling, DLC）」的NVIDIA H200 GPU機櫃。

此次合作中，鴻海負責製造機櫃伺服器，而ZutaCore提供散熱解決方案、軟銀則協助開發機架整合解決方案。

目前，三方合作的產品已經通過NVIDIA的溫度測試，驗證了相容性、穩定性和可靠性，並且這個產品的冷卻效率（PUE）可控制在1.03（資料中心理想的PUE比率為1.0），節能表現已逼近理想值。

由於高效能運算會讓晶片產生高溫，而傳統空調風扇的氣冷方法已經無法負荷如輝達H系列、GB系列等高階運算晶片，相關廠商也持續致力開發液冷解決方案，確保能晶片的運算效能，同時也減少因散熱裝置所產生的額外電力消耗。

雙相直接液體冷卻技術是什麼？

雙相直接液體冷卻技術是一種高效的冷卻技術，專門用於高性能計算（High Performance Computing）和AI伺服器等高功耗的設備。

其核心原理是利用冷卻液的相變（Phase Change）特性來吸收並排除熱量，從而提高冷卻效率並降低能耗。

相變（Phase Change） 是指物質在不同物理狀態（固態、液態、氣態、等離子態）之間轉變的過程。例如，水從液態變為氣態（蒸發）或從液態變為固態（凝固）都是相變。這轉換的過程中，會有能量的吸收或釋放，如蒸發需要吸熱，而凝結則會釋放熱量。

「雙相直接液冷（DLC）」是採用低沸點的絕緣冷卻液，當冷卻液與處理器（GPU／CPU）上的冷卻板（Cold Plate）接觸之後，受熱產生液體汽化，就可以吸走大量的熱能，達到散熱的效果。而汽化後的蒸氣再透過冷凝器冷卻，恢復成為液態就能夠循環至冷板內持續使用。

換言之，冷卻液在吸收熱量後發生相變，由液態轉為氣態；蒸氣在冷凝器中重新凝結回液態，形成循環。

相比於現行冷卻的方式，普遍以單相式冷卻技術為主，冷卻液保持「液態」，透過水泵循環散熱，由於無相變過程，散熱效率低於雙相系統。

雙相式液冷能耗可降低最多30%

根據IEEE研究報告指出，雙相式液冷的散熱技術，可以降低10～30%的能耗，相比單相液冷技術，冷卻效率可以提高2到4倍，且由於冷卻液是採用非導電的流體，能夠避免漏液所產生的設備損毀風險。

但單相系統設計和維護較為簡單，無需處理氣體冷凝，因此初始設備和運行成本相對較低。 故單相系統更適合成本敏感且需求穩定的應用，而雙相系統則適合追求極限性能與能源效率的高端場景。

三方合作的背景因素

ZutaCore與軟銀及鴻海的合作背景，主要受到軟銀的數據中心優化需求所導致。軟銀致力於建設日本最大的AI基礎設施，包括本地化的大規模語言模型（LLM）。為此，他們需要高密度、高效能且節能的數據中心解決方案。

而ZutaCore的技術，成功通過NVIDIA的溫度認證測試（NVQual），證明了其穩定性與可靠性。此外，在軟銀數據中心進行的操作驗證中，也實現了每機架pPUE（部分能源使用效率）僅1.03的優異表現。

因此，自2024年5月以來，軟銀便與ZutaCore展開合作，專注於開發優化AI數據中心低功耗運行的解決方案。

而鴻海作為全球最大的AI伺服器供應商，在伺服器設計與製造方面擁有深厚經驗。因在此次合作中負責基於NVIDIA H200 GPU開發AI伺服器，並將其與ZutaCore的雙相DLC技術整合到機架級解決方案中。

這種合作不僅提升了伺服器性能，也為全球市場提供了即插即用（Plug & Play）的高密度部署解決方案。

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資料來源：IEEE Xplore

責任編輯：李先泰

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