液冷散熱有多強？4個關鍵數字看懂AI未來商機：碳排少8倍、吸熱多3倍！

AI時代來臨，根據國際能源署（IEA）報告指出，2022年全球資料中心用電量占總用電量的2%，IEA預測這個比率到2026年可能會增加1倍以上。

資料中心需要更有效率地運行AI運算，然而現有風扇的氣冷散熱已無法滿足日益增長的處理器功耗所帶來的散熱需求。因此，液冷技術被視為應對「散熱」挑戰的解決方案。

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。

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，而氣冷伺服器的年度成本則高達254.70美元，這相當於每年可節省近210萬美元的營運成本。

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。