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黃仁勳欽點股價漲!液冷散熱技術是什麼?18檔概念股一次看

圖/人工智慧帶動伺服器大旺,液冷科技讓台廠找到利基。賴永祥攝
圖/人工智慧帶動伺服器大旺,液冷科技讓台廠找到利基。賴永祥攝

本文共2818字

經濟日報 遠見雜誌

文/白育綸

2024/3/18編按:黃仁勳日前在史丹佛演講上,公開稱讚液冷散熱技術,並表示未來的輝達伺服器將採用此技術。一週內讓雙鴻(3324),鴻準(2354)等相關概念股大漲!外媒並認為,3月18日輝達GTC年會將有相關產品的正式發布!若改變,未來前景看旺。到底被AI教父欽點的散熱概念股有哪些?液冷技術為何能被看好?本文完整拆解。

在灰黑底色的網頁上,如聊天般自然的輸入「願望」,無論是整理書摘重點、寫一封文情並茂的信,幾秒鐘的等待,AI總能給出滿意的答案。

不過用戶也愈來愈常發現,滿懷期待地連上網頁時,螢幕還沒捎來AI的親切問候,卻先跳出了一行無情的字:「聊天機器人過載中(ChatGPT is at capacity right now)」。

當世界將目光放在AI華麗的應用、對人類命運的衝擊,可曾想過一個問題:全球瘋AI,但「算力」哪裡來?

伺服器大旺,卻埋下環境隱憂

「如果總是增加運算,想要十倍算力,就要有十倍耗電,成本也會增加十倍,但那是無可永續的!」NVIDIA (輝達)創辦人暨執行長黃仁勳在3月21日的輝達年度大會中直言。

事實上,從電商下單、串流追劇到演唱會搶票不卡頓,數位生活已經處處離不開Google、Meta、微軟等網路巨頭在世界遍地布建的超級資料中心;其中最重要的設備,便是說來與一般人有些距離的雲端伺服器。

據經濟部統計,去年台灣伺服器產值達到1940億元,年成長六成;加計系統半成品與零組件後,Digitimes Research估計,2022年台灣伺服器產業首度突破1.8兆元,占全球2.02兆大餅的九成,是名副其實的「伺服器王國」。

從幾個科技領域來看,在筆電、手機等消費性產品連年下修,伺服器卻是少數正成長的領域。Digitimes與資策會估計,2022年智慧型手機產量約衰退7~10%、TrendForce(集邦科技)則預估2023年筆電出貨年減7.8%,但在今年3月初的報告,卻預估全球伺服器整機出貨將會成長1.31%,成為不少代工廠的「救贖」。

然而,台灣在伺服器產業的傳統戰場,主要是板卡、組裝與代工的系統整合。產業裡「含金量」相對高的伺服器IC設計,是「算力」升級的驅動力,卻多由外商主導,如英特爾(Intel)新伺服器晶片架構Eagle Stream,或超微(AMD)的新平台。

隨著元宇宙到生成式AI,全球算力需求大爆發,伺服器CPU晶片的能耗也井噴成長。這麼一來,又得耗費更多電力來冷卻機房,形成耗電的惡性循環,也成為伺服器廠商的原罪。

如在歐洲,許多資料中心設立在氣候涼爽、土地便宜的愛爾蘭,在科技巨頭插旗後,資料中心使用的電力在2021年與前一年相比提升了32%,而與2015年相比,甚至提高265%。

依國際能源署在去年9月的報告顯示,去年全球資料中心的能源使用量達2200~3200億度,占全球用電量0.9%~1.3%。

除了耗電,氣候變遷也威脅著資料中心的穩定。

去年7月,當熱浪侵襲歐洲,終年濕冷的倫敦,竟寫下攝氏40.3度的歷史高溫,也讓英國的科技業者甲骨文與Google雲端資料中心裡的製冷設備,在同一天,相繼因為高溫宣告暫時關機。

資料中心危機,讓「液冷」成為超級新星

然而,資料中心面臨的危機,正是台廠的利基。

過去散熱系統如電力、網路的基礎設施,在供應鏈裡能見度不高,製造風扇、金屬件的散熱零件廠,猶如黑手工業。即使在鴻海、廣達這些大廠裡,「熱能」又往往是附屬在機構、機殼設計部門裡的次級小組。

如今散熱這個「下水道工程」,隨著資料中心追求能效、省電,甚至是維持機房韌性的訴求,成了兵家必爭的新顯學;而利用液體比氣體更容導熱的特性,液冷成為了散熱界的超級新星。

深耕伺服器多年、散熱廠雙鴻科技董事長林育申觀察,大功率晶片的散熱問題,使得英特爾、超微等晶片大廠,如今都不得不親自跳下來,跳過伺服器製造商,直接與具有散熱技術的公司,建立同盟,或者在下單時指定採購散熱技模組,散熱業不再埋沒於供應鏈當中。

科技巨頭的投入,也造就各式的散熱方案。例如,利用管路與金屬冷板,在晶片上方通過冷卻液體的改良模式、風扇與液體同步的混和模式,而整座機台泡在液體中泡澡消暑的「浸沒式」冷卻技術,又細分為純液體(單項)或氣體與液體間轉換(雙項),剎那間,百花齊放。

整體的效果,緯穎科技資深副總經理呂舜星估計,在整座資料中心中,約有2成的電力,被用於降溫。而採用液體冷卻技術後,電力可減少至一半以下。

又如在阿里巴巴河北省張北縣的資料中心(數據港),有了浸沒式水冷技術,總體節能70%、每萬筆電商交易耗電量控制在2度電內。官方甚至表示,若全中國的資料中心都改用這套「液冷散熱」系統,每年可省下上千億度的電,超過三峽大壩和葛洲壩整整一年的發電量。

在阿里巴巴最新的杭州資料中心,48台伺服器浸泡在1.5頓的冷卻液體中,用電效率(PUE)最低可以達到1.07,遠低於中國官方訂出須低於1.4的標準。

小辭典:用電效率(Power Usage Efficiency, PUE)

由綠色電網協會(Green Grid)在2007年提出,是全球衡量用電效率最重要的指標。 計算的方法是:資料中心全部的用電,除以實際用於用於「運算」的電力,意味著數值愈接近於1,用電效率愈好。

如微軟旗下雲端服務Azure在愛爾蘭 2021年平均PUE為1.22,換算之下約有19%的電用於散熱、照明等非核心設施。PUptime Institute的2021年的調查,全球大型資料中心平均為1.57。

在台灣,國發會在2017年提出希望政府資料中心PUE從2降至1.6的目標。工研院先前與日本電信公司合作的浸沒夜冷系統則可以將伺服器從1.6降至1.07。

晶片散熱功率攀升,台廠掀起「冷科技」革命

除了增進用電效率,對於使用伺服器的雲端業者而言,為了保持伺服器晶片的能效,改用液體冷卻,更是一個不得不的決定。

林育申預言,氣流散熱的「臨界點」,將落在單顆處理器發熱功率500瓦。以目前超微去年底釋出的新產品而言,已接近400瓦,英特爾的繪圖晶片處理器更直上700瓦。他直言,儘管現階段還有客戶在觀望,但依照目前趨勢,迎接全面液冷,只是時間早晚而已。

採用浸沒式水冷散熱,隨之而來的優勢,還有設備在液體中,能排列的更密集。對於寸土寸金的資料中心而言,樓面能有更好地利用,免去風扇運轉噪音,密封式箱體,也讓灰塵、小動物,不容易破壞伺服器,延長設備年限。

但液冷科技仍有缺點,例如建置成本昂貴。機殼、軌道、水路、資料中心,都得重新設計,維修人員也得重新訓練。呂舜星建議,裝設伺服器設備時,不妨從總擁有成本(Total Cost of Ownership, TCO)的角度,以未來能省下的電費,評估現在的支出,其實幾年內就有機會回本。

製表:李婉琪
製表:李婉琪

隨著時序入夏、AI大潮,可想見的未來,算力只會愈來愈吃緊,台廠的「冷科技」革命也鳴槍起跑。

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