AI晶片大突破!地表最強千瓦級散熱技術
看似尋常的 AI 晶片,卻藏著一個地表最強技術,裡頭整合了經濟部產業技術司支持工研院和一詮精密開發的「千瓦級散熱技術」,高效散熱能力全球首創。
隨著生成式 AI 在全球掀起一股旋風,各產業對AI與資料中心的需求也日益增溫。但AI伺服器運算速度越快,產生的熱能與耗能就越大,目前AI晶片的發熱量已達 450-750 瓦等級,預估未來兩年內,突破千瓦等級的晶片將會出現。
但傳統的散熱元件只能提供 400 瓦的散熱能力,早已不敷使用,業界積極解決高效能運算帶來的散熱瓶頸;散熱技術能否突破,正是AI晶片與伺服器產品能否順利推出的第一道關卡。
貼合AI晶片 提升三成散熱效果
為了突破這個難題,工研院與一詮精密攜手切入千瓦級散熱技術,投入晶片均溫蓋板(Vapor Chamber Lid,VC Lid)的研究開發。工研院電子與光電系統研究所博士簡恆傑指出,VC Lid 是一種極高效的熱擴散元件,整合於晶片模組之中,並貼合模組中的 AI 晶片,透過真空的蒸汽腔體,進行晶片內的水量蒸發與冷凝,達到快速傳熱與大量移除熱量的效果。
相較於目前已普遍使用的實心銅蓋板(Cu Lid),應用均溫板(Vapor Chamber,VC)原理所開發的 VC Lid,散熱效果至少可再高出 30% 以上;如果後續的性能與可靠度更加精進穩定,VC Lid 將會成為每個 AI 晶片模組上,必要且關鍵的散熱元件,產生的經濟效應不小於 AI 晶片載板,重要性不容小覷。
為了克服千瓦級難題,雙方在開發過程中不停密切溝通,各司其職,在每一個版本的樣品開發階段,由工研院主導初期的架構設計分析,以及最後的性能驗證量測;擁有一條龍精密生產製造設備的一詮精密,則主導中間階段的樣品製作與製程改善。
簡恆傑透露,過程中雙方頻繁進行不同版本的大量樣品試作,「最密集的時候,甚至 10 天便會完成一種版本的開發與測試!」一詮精密董事長周萬順也說,「只要工研院說要改,我就 24 小時沒停機!重新製造加工把它完成,就這樣花了兩年以上的時間。」
助LED導線架全球領導廠商一詮精密 打入美國HPC晶片大廠
努力終於看到成果,透過不停突破技術瓶頸,散熱能力由初期的 500 瓦逐步提升,已成功碰觸到 1,000 瓦的性能範圍,預計 2023 年底更能推進到 1,200 瓦,「這個技術是世界第一,也是世界唯一!」周萬順驕傲地說。目前這項技術已成功打入美國高效能運算(HPC)晶片大廠供應鏈,未來將成為先進封裝製程的最佳散熱解決方案之一。
簡恆傑有感而發的說:「這個合作案真實打中產業需求,過程雖然辛苦但彼此都拼命往前看,產業效益可說相當豐碩;」有了經濟部產業技術司作為後盾提供資源,再透過工研院與一詮精密密切溝通,才能突破現有的散熱天花板。「我們的合作方式就像大隊接力,雙方成員都認知,每一棒都不能落後,而我們心中的目標就是世界級紀錄 : 性能超過 1,000 瓦,歷經兩年,終於實現!」
由於千瓦級散熱屬於高技術、高利潤的產品,有了這項技術助攻後,臺灣的散熱產業將可建立先進技術門檻,迎接AI狂潮下的散熱晶片需求。