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隨著輝達（NVIDIA）等大廠推出新世代高算力晶片，AI晶片功耗持續攀升，單顆晶片功耗已達2,300瓦，高熱密度也讓散熱成為資料中心與AI伺服器發展的重要挑戰。若散熱效率不足，不僅影響晶片效能，更可能降低系統穩定性。因此，高功率晶片散熱技術已成為全球AI產業關注焦點。
為了讓晶片確實發揮算力，工研院研發出低壓冷媒兩相流冷板技術，攜手台廠一起突破散熱天花板，搶攻全球AI散熱市場。
相較於傳統單相水冷主要依靠液體升溫帶走熱量，兩相流冷卻技術則利用冷媒受熱後由液態轉為氣態的過程，大幅提升吸熱效率。工研院綠能所梁庭槐博士以生活化方式比喻，傳統的單相水冷就像用冷水沖手，帶走的熱量有限；而兩相流則像是在皮膚塗酒精，吸熱後立刻揮發成氣體，瞬間能帶走大量的熱量。
不過，要在狹小的冷板水道裡穩定控制沸騰與氣化現象並不容易。如果沸騰產生的氣泡無法即時排出，這些氣泡就會愈聚愈大，最後把整個通道塞住，反而變成一層隔熱層，到時候晶片過熱甚至毀壞。
為解決上述問題，工研院提出兩大結構創新。首先是「3D分層交錯流道設計」，讓流道左右分流、縱橫交錯以自動達到熱平衡，並將冷板厚度壓在五公分內，能直接裝進現有伺服器而不占空間。
另外一項是小於0.1毫米、比頭髮還細的「表面改質微加工技術」，在流道表面刻出微小凹槽作為成核點，讓氣泡一產生就馬上脫離，避免形成氣阻。透過上述設計，該技術已完成單顆晶片超過3,000瓦的解熱實測。
在冷卻液的選擇上，團隊充滿巧思地選用了一種在常溫約18℃下就會沸騰的低壓冷媒。它的工作壓力只比現有的水冷系統略高，約為每平方公分一至二公斤的壓力，完全在現有設備的安全承受範圍內。因此，資料中心可沿用原本的管路與快接頭，大幅降低升級成本。
更重要的是，這種冷媒幾乎不導電，就算不小心外洩也會在幾秒內迅速蒸發，不會造成電路短路或設備損壞，兼具安全性與實用價值。
目前，工研院已與建準電機工業公司展開合作，推動下一世代AI散熱方案開發。隨著AI算力持續提升，高功率散熱需求也將同步增加，兩相流冷卻技術有望成為未來AI伺服器與資料中心的重要散熱方案之一。
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