液冷散熱是什麼？AI伺服器與資料中心液冷技術完整解析

隨著人工智慧（AI）、大型語言模型、高效能運算（HPC）與雲端資料中心快速發展，CPU、GPU等核心運算元件的功耗持續提高，傳統依靠風扇、散熱鰭片與空氣對流的氣冷散熱技術，逐漸面臨散熱效率、機櫃功率密度、能源消耗與空間利用率等限制。

在這樣的背景下，液冷散熱（Liquid Cooling） 成為新一代高效能運算設備的重要散熱技術。

簡單來說，液冷散熱是指利用液體作為熱傳導媒介，直接或間接將發熱元件，例如 CPU、GPU、AI 加速器等所產生的熱量帶走。與空氣相比，液體具有較高的熱容量與熱傳導能力，因此能夠更有效率地處理高功率晶片產生的大量熱能。

目前資料中心常見的液冷散熱技術，主要可以分為**直接晶片液冷（DLC／D2C）與浸沒式液冷（Immersion Cooling）**兩大技術路線。

為什麼需要液冷散熱？

突破傳統氣冷的物理限制

傳統氣冷散熱主要依靠空氣帶走熱量。CPU或GPU產生熱量後，通常需要透過熱介面材料、散熱器、熱管、均熱板及風扇等元件，最後利用空氣對流將熱量排出。

但當晶片功耗持續增加時，空氣本身的熱傳能力開始成為限制。

尤其在 AI 伺服器中，高階 GPU 的功耗已經遠高於一般消費型處理器。當單一晶片產生大量熱能，單純增加風扇數量或提高風量，不僅需要更多電力，也會造成更大的噪音、設備體積與空間需求。

液冷散熱的核心優勢，就是把「空氣帶熱」改成「液體帶熱」，讓熱量能夠更直接、更高效率地從高功率元件移除。

中華電信研究院指出，隨著 GPU 功耗持續上升，傳統散熱方式面臨熱點、熱阻與能源效率等挑戰，液冷技術因此逐漸受到資料中心重視。

降低 PUE（能源使用效率）

資料中心除了 IT 設備本身需要耗電，冷卻系統、空調、風扇、水泵等基礎設施也會消耗大量能源。

這也是為什麼資料中心會使用 PUE（Power Usage Effectiveness，電力使用效率） 來衡量整體能源效率。

PUE 越接近 1，代表非 IT 設備所消耗的能源越少。

液冷散熱可以降低資料中心對大型空調、風扇與冷風循環的依賴，因此有機會降低冷卻系統的能源消耗。

尤其是浸沒式液冷，讓伺服器直接與絕緣冷卻液進行熱交換，可以進一步降低傳統氣冷架構中的風扇與空調負載。

需要注意的是，實際 PUE 仍會受到資料中心所在地、冷卻水溫度、CDU設計、負載率及整體基礎設施影響，因此不同液冷方案不能單純以單一 PUE 數字直接比較。

節省空間與降低噪音

氣冷資料中心需要大量風扇、散熱器與空調設備。

當機櫃功率密度增加時，單純提高風量往往意味著需要更大的風扇、更大的空調能力以及更多機房空間。

液冷散熱可以在較小的空間內處理更高的熱負載，因此特別適合 AI 伺服器、高效能運算與高密度資料中心。

另一方面，液冷系統可以降低對高速風扇的依賴，因此也能減少風扇運轉所產生的噪音與振動。

液冷散熱主要技術路線

目前資料中心液冷散熱大致可以分成兩條主要路線：直接晶片冷板式液冷（DLC／D2C）與浸沒式液冷（Immersion Cooling）。

直接晶片冷板式液冷（DLC／D2C）

直接晶片液冷又稱 Direct Liquid Cooling（DLC），其中最常見的形式就是 Direct-to-Chip（D2C）。

其基本原理是在 CPU、GPU 等高功率晶片上安裝冷板（Cold Plate），冷卻液經由管路流入冷板，吸收晶片產生的熱量，再將高溫液體帶離伺服器。

冷卻液經過熱交換器或 CDU（Coolant Distribution Unit，冷卻液分配單元）降溫後，再重新循環。

其基本流程可以理解為：

CPU／GPU → 冷板 → 冷卻液 → CDU → 熱交換器 → 降溫 → 再循環

這種方式最大的優勢，是可以直接針對主要熱源進行散熱。

因此，相較於傳統氣冷需要透過多層材料將熱量最後傳遞給空氣，D2C液冷可以更加直接地將晶片熱量交給液體。

技嘉科技對液冷技術的說明也指出，DLC／D2C主要透過密封管線讓冷卻液流經伺服器內的高發熱元件，再經由冷板把熱能傳遞給冷卻液。

DLC／D2C的優勢

• 可以針對 CPU、GPU 等主要熱源散熱
• 適合 AI 伺服器與 HPC
• 可以保留部分傳統伺服器架構
• 相對容易從既有氣冷資料中心逐步導入
• 可搭配 CDU、冷板、快速接頭及管路形成完整系統

不過，D2C並不是把所有氣冷元件完全取消。

記憶體、電源供應器、儲存設備以及其他零組件仍可能需要風冷或其他形式的散熱，因此實際上常形成「液冷＋氣冷」的混合架構。

浸沒式液冷（Immersion Cooling）

浸沒式液冷則是另一條更加徹底的液冷散熱技術路線。

它不是只讓冷卻液接觸 CPU 或 GPU，而是將伺服器或相關電子設備直接浸入不導電的絕緣冷卻液中。

由於冷卻液可以直接接觸大量電子元件，因此能夠更加全面地進行熱交換。

浸沒式液冷通常可以再分為：

單相浸沒式液冷

單相浸沒式液冷中，冷卻液在整個過程中維持液態。

液體吸收伺服器產生的熱量後溫度升高，再經由循環系統與熱交換器將熱量排出，降溫後重新回到液冷槽。

雙相浸沒式液冷

雙相浸沒式液冷則利用特殊冷卻液的相變特性。

冷卻液吸收電子元件產生的熱量後達到沸點，從液態變成氣態；氣體上升後在冷凝器中重新凝結成液體，再回到冷卻槽。

因此，雙相液冷利用「液體→氣體→液體」的相變過程帶走大量熱量。

中華電信研究院也將浸沒式液冷區分為單相與雙相兩種形式，並指出浸沒式架構能直接讓絕緣冷卻液接觸伺服器設備。

液冷散熱的核心零組件

一套完整的液冷散熱系統，並不是只有「冷卻液」而已，而是由多種零組件共同構成。

冷板（Cold Plate）

主要應用於D2C液冷，直接安裝在 CPU、GPU 或其他高功率晶片上。

冷板內部通常具有流道，讓冷卻液流過並帶走晶片熱量。

CDU冷卻液分配單元

CDU是液冷系統的重要設備，負責冷卻液循環、溫度控制、流量管理與熱交換。

在大型資料中心中，CDU往往是連接 IT 設備與機房冷卻基礎設施的重要節點。

快速接頭

液冷系統需要大量管路連接，因此快速接頭是重要的機械零組件。

其主要功能包括快速連接、拆卸與維修，同時降低液體洩漏風險。

液冷管路

液冷管路負責將冷卻液輸送至各個伺服器或機櫃。

管材需要考慮耐溫、耐壓、化學相容性與長期可靠度。

冷卻液

冷卻液是液冷散熱系統的核心介質之一。

D2C系統常使用水或水基冷卻液，而浸沒式液冷則需要使用具有絕緣性的介電冷卻液。

尤其雙相浸沒式液冷，還需要考慮冷卻液的沸點、熱穩定性、材料相容性與環境法規等問題。

台灣液冷散熱核心供應鏈

AI伺服器與資料中心快速升級，也帶動台灣液冷散熱產業鏈發展。

台灣的優勢不只是伺服器製造，也涵蓋電子零組件、散熱模組、泵浦、熱交換器、快速接頭、機構件、材料以及資料中心整合等領域。

整體而言，可以將液冷散熱供應鏈大致分成兩大方向：

系統與基礎建設

這一層主要負責整個資料中心或伺服器機房的液冷架構，包括：

• 液冷機櫃
• CDU
• 熱交換器
• 冷卻循環系統
• 水泵
• 液冷管路
• 監控系統
• 機房基礎建設

這些設備共同形成從「晶片熱源」到「機房排熱」的完整散熱鏈。

模組與零組件

另一層則是液冷散熱所需要的關鍵零組件，例如：

• CPU／GPU冷板
• 液冷模組
• 快速接頭
• 管路
• 水泵
• 閥件
• 熱交換器
• TIM熱介面材料
• 絕緣冷卻液
• 密封材料
• 漏液偵測元件

這些零組件看似分散，但實際上都與液冷系統的可靠性密切相關。

例如液冷系統最需要避免的問題之一就是漏液，因此管路、接頭、密封件與監控系統的重要性並不低於冷板本身。

友俊：從材料與熱管理跨入液冷散熱

在台灣液冷散熱供應鏈中，友俊國際（Eugene Electric）也是值得注意的企業。

友俊成立於1986年，過去主要深耕膠帶、結構材料、機械銷售與加工服務，並代理3M等相關產品。隨著 AI 與高功率電子設備對散熱需求提升，友俊近年進一步布局資料中心與浸沒式液冷領域。

友俊目前官方網站將相關業務歸類為「AI資料中心與液冷散熱方案」，產品方向包括浸沒式冷卻及相關熱管理解決方案。

友俊單相浸沒式液冷

友俊目前公開的 28U單相浸沒式液冷櫃，主要針對高功率密度伺服器、算力集群與高頻電源設備等應用。

官方資料顯示，該產品採用單相直接浸沒式冷卻，透過絕緣冷卻液直接與設備進行熱交換，單櫃最大支援40kW熱負荷，並標示設備 mPUE 可達1.075。

這類產品的特色在於，可以把液冷系統直接整合到機櫃層級，讓高功率密度設備不必完全依賴傳統機房風冷架構。

友俊雙相浸沒式液冷

除了單相液冷之外，友俊也公開展示雙相刀片式浸沒式液冷系統。

其官方資料顯示，該方案採用氟化液進行相變散熱，並以模組化刀片式架構設計，產品資料標示單櫃功率密度最高可達240kW，並標示 mPUE 可降至1.01。

友俊在 Computex 2026 展示的也是這類高密度浸沒式液冷方案，官方表示其展示系統針對1200W以上AI處理器，並展示單櫃240kW的散熱能力。這些數字屬於友俊官方產品與展示資料，實際部署效能仍需依伺服器配置、冷卻條件與資料中心環境評估。

因此，如果從產品定位來看，友俊目前的液冷布局已經不只是單一散熱零件，而是逐步朝向浸沒式液冷系統、液冷機櫃以及資料中心熱管理解決方案發展。

液冷散熱未來發展

AI GPU功耗持續提高，是推動液冷散熱發展的重要因素。

過去資料中心主要以氣冷方式處理伺服器熱量，但當單機櫃功率密度持續提升後，單純增加風量已經不是唯一答案。

未來資料中心可能會根據不同功率密度與設備需求，採用不同液冷架構。

例如：

一般高效能伺服器 → D2C直接晶片液冷

高功率AI伺服器 → 高效能D2C＋CDU

極高密度AI／HPC → 單相或雙相浸沒式液冷

因此，液冷散熱並不代表某一種單一產品，而是一整套從晶片、伺服器、機櫃到資料中心基礎設施的熱管理架構。

液冷散熱將成為高功率運算的重要基礎技術

液冷散熱的核心，就是利用液體比空氣更有效率的熱傳能力，處理 CPU、GPU及AI加速器持續增加的熱功耗。

從目前產業發展來看，DLC／D2C直接晶片液冷具有較容易導入既有伺服器架構的優勢，而浸沒式液冷則進一步讓冷卻液直接接觸整體IT設備，適合更高功率密度的應用。

對台灣而言，液冷散熱也不只是單純的「散熱器」產業，而是涵蓋冷板、CDU、水泵、熱交換器、快速接頭、管路、材料、冷卻液、液冷機櫃與資料中心整合等完整供應鏈。

其中，友俊近年從原本的膠帶與結構材料等業務，進一步布局AI資料中心與浸沒式液冷，並推出單相及雙相浸沒式液冷相關方案，顯示台灣企業正從傳統電子材料與零組件供應，逐步往高階熱管理與資料中心液冷系統整合方向發展。

隨著 AI、HPC與高密度資料中心持續發展，液冷散熱將不只是解決晶片過熱的技術，而會逐漸成為新一代高效能運算基礎設施的重要組成部分。