【散熱劃時代革命-液冷散熱】
時間：2021/8/1
發文：NO.1287篇
大家好，我是 LEO
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❖晶片效能越強-解熱難度越高
隨著半導體晶片發展-體積越來越小，電晶體密度越來越高，逐漸朝向高性能，超薄，微型化發展，電子元件散熱的空間越來越小，單位面積內所產生的熱能卻越來越高，無論是手機、電腦發熱發熱密度皆呈現指數級增長，此外，加密貨幣挖礦場，大型伺服器與資料中心，高階CPU、GPU產生的熱能更為驚人，如果熱能不能快速有效散出，輕則影響效能，嚴重會導致電腦或手機產生「電子遷移效應」，導致當機無法工作。
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❖台積電未雨綢繆超前部署
今年7月台積電在超大型積體電路 (VLSI) 研討會，展示晶片水冷研究結果，採用水通道直接引導到晶片，藉此提高晶片散熱效率。聽起來覺得不可思議，為什麼突然做這項研究？傳統晶片散熱-在晶片上塗導熱矽脂，將熱量傳到散熱器底部，導熱管、水冷管再將熱量導到鰭片，最後風扇將鰭片的熱量吹走，完成散熱。
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但是，若未來晶片採用 3D 堆疊技術，最新的SoIC先進封裝可以任意組合各種不同製程的晶片，除了記憶體甚至還能直接將感測器一起封裝在同一顆晶片裡面，線路的密度將是2.5D的1000倍，散熱就會遇到大瓶頸。
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3D堆疊晶片設計更複雜，更小的微縮製程，把晶片一層一層的堆疊起來，中間部分難以有效散熱，所以台積電的研究人員認為，解決方法就是讓水在夾層電路間流動，讓水直接從晶片內帶走熱量，這是最有效的方案，這裡指的水並非一般純水，而是不會導電的介電液，實際上操作起來非常複雜且昂貴，目前處於研究階段，這顯示出解決晶片散熱問題，將是半導體產業未來重要發展趨勢之一。
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❖晶片改朝換代推動-伺服器新設計
我們從上面描述可以知道新晶片設計只會更小，更複雜，更熱，而伺服器產業面臨的問題會更大，試想大型資料處理中心，裡面有多少伺服器？多少高階CPU、GPU都是24小時不斷電持續運作，龐大的熱能如何處理？當處理器的瓦數越來越高，一般來說，處理器的熱設計功耗超過240W就很難用風扇(氣冷)來解決，偏偏霸主Intel或是AMD新一代處理器動輒超過270甚至280W，現在馬上面臨到需要液冷散熱來帶走熱量。
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❖跟著產業霸主的方向走準沒錯
Intel在伺服器市場，主流解決方案以x86架構為主，全球 CPU市占率約 92%左右。未來Intel 仍將保持產業龍頭的地位，圍繞它的 CPU平台的升級仍是影響伺服器硬體產業鏈周期性變化的關鍵因素。
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2021 年第一季開始Intel最新的 Whitley Ice Lake 的處理器已向資料中心業者小量出貨，第二季開始放量，到第四季預估將占總出貨量的 40%，滲透率將大幅且快速提升，下一步，Intel英特爾預計 2022 年初量產支援 PCIe Gen5 的 Eagle Stream 平台，將會加速升級資料傳輸速度。
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❖英特爾正式將水冷散熱放進白皮書
有趣的事情來了，產業龍頭也意識到新平台-散熱問題非常棘手，2020年Whitley平台是intel「首度」將水冷頭(注意：非浸沒式)納入技術白皮書，更誇張的事情是未來的新平台 Eagle Stream第一顆CPU Sapphire Rapids至少 300W以上，甚至將來很多GPU會達到500瓦甚至700W以上，水冷散熱方案成為唯一解方，冷卻液監控主機(CDU)與水冷頭(覆蓋在處理器上方的水冷散熱片)全世界只有三家廠商通過Intel認證，台灣的廣運(6125)是唯一兩項全拿的合格供應商。
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❖節能減碳-省電又可以賺積分
歐盟在7月剛通過55套案，其中碳邊境調整機制，又稱碳關稅，預計自2023年起試行，2026年正式實施，先從鋼鐵、電力等產業先行，但是用電大戶的資料中心無法置身事外，跟大家分享一個數字會比較有概念，2017年中國數據中心總耗電量為1200-1300億KW，超過三峽大壩與葛洲壩電廠2017年全年發電量總和(分別為976億KW、190億KW)，占中國總發電量的2%，到了2025年資料中心耗電將高達 3842億KW，占全中國總發電量的 6%，這隻吃電怪獸肯定會被盯上，高排碳業者會被課較高關稅(碳關稅)，將進一步帶動資料中心業者積極導入液冷散熱達到「省電」與「節能減碳」的效果，甚至有望仿效電動車Tesla透過碳積分來挹注獲利，可望大幅提高液冷散熱滲透率。
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❖水冷散熱技術門檻高-不簡單
2021年3月26日雲端資料中心伺服器開發商---緯穎科技宣佈，參與資料中心液冷廠商LiquidStack的A輪融資，並取得一席董事席位，其實早在2019年緯穎就與3M合作開發液冷方案，但是3M的電子氟化液是非導電-介電液是一種專利配方，掌握在3M手中，未來耗材都需向3M購買補充，入股LiquidStack可望取得自主技術。
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大家知道這種-不導電的「介電液」有多貴嗎？1公斤要價100美元，一個180KW的機櫃光是介電液裝滿就要價1000萬，重點是這個介電液每年都會耗損，需要定時補充，這樣就知道賣水的概念有恐怖、有多賺了吧，得介電液者得天下。
就算目前短期重點放在一般的「冷卻水」，得到英特爾認證的兩款冷卻水，一個櫃的成本大約7~8萬元，廣運集團研發成功的介電液打七折賣，一公斤70美元就相當有競爭力，而冷卻水一個櫃更只需要8000元，重點是水要通過認證，水在管線裡面跑如何恆久不變質？裡面還必須添加抗凍劑、苔癬抑制劑等特殊配方，是不是很多眉角！這些都是LEO深入研究去挖出來的。
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❖廣運(6125)上中下游整套系統全部整合
目前有三大產品線，水冷背門(20~25萬)/櫃，水冷頭(100~150萬)/櫃-目前英特爾首度放入新平台技術白皮書，已通過Intel認證，浸沒式機櫃(1000萬)/櫃，此外還有最重要的冷卻液監控主機(CDU)它是水冷散熱技術的根源，還有各種耗材、管線、冷卻水、介電液都是未來的發展重點。
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傳統散熱模組雖然便宜，一個42U的機櫃，風扇加散熱模組成本頂多台幣8~10萬，但將來水冷變成剛性需求，水冷頭機櫃，水對氣120~150萬/櫃，水對水90~120萬/櫃，全球的資料中心大約有 500萬櫃，每年新增30萬櫃左右，大家可以算看看，這產值增速有多恐怖。
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目前全世界只有2家公司有能力量產伺服器等級水冷頭機櫃，雙鴻、超眾這些傳統大廠要跨入最難的CDU(水冷監控主機)至少需要5年以上的參數與經驗值，而廣運的陳總已經深耕30年的散熱產業經驗，水冷頭機櫃的五大關鍵零件--廣運擁有四項(CDU、水冷頭、分岐管、制冷背門)盲插或快接頭，這個產業很新，很多法人也還沒那麼了解，有很多眉角，很多技術秘密，篇幅有限今天LEO就先介紹的這邊。
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天佑台灣，疫情早日結束❤️
抗凍劑 在 [閒聊] 戰鬥民族俄國戰車兵喝防凍劑- 看板Warfare 的推薦與評價
: 推 durant1224: 蘇聯入侵阿富汗的電影 我記得場景是在摩洛哥拍的 我只 12/15 11:57
: → durant1224: 記得電影裡面戰車的炮手 喜歡喝汽油還是機油 車長會在 12/15 11:57
: → durant1224: 水源地下毒 12/15 11:57
: → diechan: 毒死自家的雌鹿機組人員 12/15 11:59
: 推 wittmann4213: 他好像是把剎車油的某種成分提煉出來當酒喝 12/15 12:13
那是防凍劑
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%98%B2%E5%87%8D%E5%8A%91
防凍劑
維基百科，自由的百科全書
防凍劑，又稱阻凍劑、抗凍劑，是防止液體凝固或組成過大的冰晶的物質。
在汽車上使用時，防凍劑除了要防止它們在高於引擎最低工作溫度的溫度凝固，兼防止冷
凍系統的金屬生鏽。1930年代前，甲醇是最流行的防凍劑，
可是它的熱容量和沸點都很低，而且時間一長，它的份量都漸漸因蒸發而減少。1937年，
開始使用乙二醇，其沸點高，使得它取代甲醇，直到現在仍流行。
其缺點是有毒。丙二醇是沒有毒性的防凍劑，它以甘油為原料。1980年代Jack Evans發現
使用無水的防凍劑乙二醇及丙二醇的混合液，其沸點超過攝氏180度。
冬天進行建築工程時常要在混凝土內加入防凍劑，在中國常為尿素和氨水，後果是氨氣會
慢慢釋放出來。
二甲基亞碸、丙二醇是常用於生物的防凍劑。
最遲到WW2時代的相關文獻已有記載
俄國戰車兵會將戰車的防凍劑中過濾出來當酒喝
乙二醇有毒 但跟我們常說的工業酒精甲醇相比毒性不高
另外在工業酒精缺乏的條件下
一般可飲用的酒精也就是乙醇 也能當防凍劑使用
添加在引擎的水箱中
跟水混合的乙醇因沸點不同
可加熱冷卻蒸餾之後再重新還原過濾出來
至於低教育水準的WW2俄國戰車兵分不分得出自己戰車的防凍劑
到底是乙二醇還是乙醇 這我也不知道
可能在不知是否還有明天的戰爭中
一點毒藥早死幾年被認為沒啥大不了
沒酒喝比較困擾 於是常有戰車兵喝防凍劑
當然 缺乏防凍劑有可能造成引擎損壞 原則上是被禁止的
但每當戰況激烈 違法自給自足酒駕的戰車兵似乎還是層出不窮
至於美國大兵方面 有可靠的文獻表示
他們若沒酒喝時會去偷藥用酒精來喝
藥用酒精基本上就是水+高濃度乙醇
烈度可比伏特加只是難喝 但基本就是可以喝的酒
這是沒問題的
(但也因此在某些國家 生產藥用酒精需要釀酒執照 還要課徵酒稅)
冷戰時代
傳說中華民國農技團跟外交人員去中東伊斯蘭禁酒國赴任
當時這些國家多半嚴禁酒精飲料入境
於是部分我國人員攜帶土產
明星花露水--基本上是藥用酒精加特製香料
以香水名義入境
再設法將酒精過濾出來或直接當酒喝
自古以來戰爭時酒精是非常萬用的神藥
人體外傷心傷都要靠它 戰車也要喝
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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 182.155.180.41
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Warfare/M.1481814376.A.ADF.html
※ 編輯: NKN (182.155.180.41), 12/15/2016 23:22:31
不過用可食用的生質油當替代燃料或潤滑油的事情倒是不少
但應該是不會輕易變成酒(酒精的來源是原料中的醣類)
之前黑心油事件時
也有報導說某工廠平時就採購大量後來被證明是黑心油的廉價食用油
當潤滑油用
※ 編輯: NKN (182.155.180.41), 12/15/2016 23:35:59
早期的燃料是乙醇也就是生質酒精 但後期換成工業酒精甲醇
其實這幾年油價大跌又有電動車發展搶位
生質燃料--用高糖分的甘蔗或玉米等製造 本質上就是高度數酒精--發展停滯
否則對生質燃料車來說
沒酒喝就喝汽車燃料是有可能的
流言終結者也證明過 在現代汽車上 高度數的威士忌原酒
可以當汽車的替代燃料使用 只是效率較一般汽油為低
防凍劑會添加在水箱中 就算再蒸餾出來 度數也會比原酒低些
當然 喝可能是乙二醇的假酒還是很危險就是了
不過就算是乙醇 喝多了也是會死的XD
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