AI晶片功耗飆 液冷迎升級潮

AI晶片功耗快速攀升，液冷商機再迎升級潮。台積電先進封裝研發處長陳燕銘1日指出，隨CoWoS持續大型化，單一封裝整合更多運算晶片與高頻寬記憶體（HBM），未來封裝功耗推演可能由約600瓦攀升至4,100瓦，供電損耗增加逾五倍，散熱設計也將從伺服器與機櫃端進一步深入晶片封裝，液冷必須與晶片、封裝同步最佳化。

　隨液冷由機櫃端逐步深入晶片封裝，台灣散熱供應鏈商機也由傳統散熱模組向封裝級散熱及液冷關鍵零組件擴大。法人看好，健策布局微流道上蓋、均熱片及封裝級散熱方案；奇鋐、雙鴻掌握水冷板、分歧管及冷卻液分配單元（CDU）；富世達切入快接頭與盲插接頭，高力供應板式熱交換器並布局單相、兩相液冷，可望受惠GPU與CSP自研ASIC功耗持續攀升，以及AI伺服器液冷滲透率提高。

　陳燕銘於SEMICON Taiwan異質整合國際高峰論壇表示，AI運算效能需求快速成長，硬體設計已由單純的系統單晶片（SoC）微縮，轉向邏輯晶片、HBM、光互連、供電及散熱的系統級整合。台積電預估，透過先進製程、SoIC 3D堆疊及CoWoS大型化，2024年至2029年間，單一CoWoS封裝內的運算電晶體數可增加逾48倍、記憶體頻寬成長逾34倍，封裝功耗也可能同步增加約六倍，散熱能力成為AI晶片持續提升效能的重要關鍵。

　面對熱密度急升，陳燕銘指出，產業將由氣冷加速轉向液冷，現行作法主要是在封裝上蓋配置鏟齒式冷板，熱量仍需穿過一至兩層熱介面材料（TIM）；下一階段則是將微流道整合進封裝上蓋，使TIM由兩層減至一層，進一步縮短熱傳導路徑，並探索噴流衝擊（Jet Impingement）、兩相沸騰（Two-phase Boiling）等新型液冷機制。

　陳燕銘表示，僅靠冷卻設備升級仍不足以解決AI晶片功耗攀升問題，台積電已透過封裝、材料及晶片設計共同最佳化，將接面至環境熱阻降低最高約40％；包括上蓋結構、材料選擇、晶片熱點配置，以及虛設金屬與閘極設計，均須在設計初期一併納入考量，顯示散熱正由系統端配套，逐步成為先進封裝共同設計的重要環節。

　此外，隨單一AI機櫃功率與液冷迴路複雜度持續提高，冷板、分歧管、快接頭、CDU及熱交換器等關鍵零組件的規格與需求也將同步提升。業界預期，AI晶片功耗持續攀升，將推動液冷市場由滲透率提升進一步走向規格升級，台灣散熱與液冷供應鏈可望迎來新一波成長動能。

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