浸沒式液冷(Immersion Cooling)—AI 資料中心的散熱新標準

液冷技術有哪些種類?

1. 冷水板液冷(Cold Plate Liquid Cooling)

運作原理：透過冷水板與高熱元件(如 GPU、CPU)直接接觸，利用接觸傳導將熱量由冷水板中的液體傳走
特點：

• AI 應用佔比約 70~85%
• PUE 可達 1.1~1.15
• 安裝相對簡單,與現有架構相容性高
• 適合多數企業級 AI 部署
  

2. 浸沒式液冷(Immersion Cooling)

運作原理：元件直接浸泡於絕緣冷卻液中,液體直接接觸所有元件表面將熱傳走

• AI 應用佔比約 5~15%
• PUE 可達 1.02~1.05，為目前最低
• 散熱效率最高，適合極高密度部署
• 隨著次世代 GPU(如 NVIDIA GB300)功耗持續攀升，導入佔比將持續提升

浸沒式液冷又可細分為:

• 單相浸沒式液冷(Single-Phase immersion cooling)

  吸收熱能的冷卻液經由熱交換器輸送到外部冷卻塔，再把降溫後的冷卻液透過泵浦循環回流。系統結構簡單、維護相對容易。

• 兩相/雙相浸沒式液冷(Two-Phase immersion cooling)

  設備安裝在浸沒式密封槽體，使用低沸點不導電液體，吸熱後沸騰汽化，在冷凝管凝結成液態回流。散熱效率極高但系統設計複雜，建置成本較高。

為什麼 SSD 也需要支援浸沒式液冷?

在 AI 訓練與推論工作負載中，SSD需做到：

• 訓練資料集的高速讀取
• 模型檢查點(Checkpoint)的頻繁寫入
• TB 級參數檔案的儲存
• 高 IOPS 與高吞吐量需求
  

這使得SSD 在高負載下，同樣會產生大量熱能，成為 AI Server 中不可忽視的散熱源。

傳統 SSD 在液冷環境的挑戰

傳統 SSD 在浸沒式環境中面臨諸多材料相容性風險，例如：

• 標籤脫落與資訊遺失：傳統膠水與油墨會溶於冷卻液中，需改用防護膠帶覆蓋或直接使用蝕刻標籤
• 電容膨脹：傳統鋁電容內的 EPDM 密封材質會與液體反應導致膨脹變形，需改用不含 EPDM 的電容
• 散熱器不適用：原本針對氣冷設計的散熱器在液體中效能不佳，可能需要移除或重新設計
  

因此，並非所有 SSD 都適合長期浸泡於液冷液中，需要專門針對浸沒式環境進行設計與驗證。

結語：為液冷時代準備好的企業級儲存

隨著 AI 模型參數與算力需求呈爆發式成長，未來資料中心全面走向「高密度、高效率、低碳排」已是不可逆的趨勢。AI 時代的基礎建設升級, 企業在導入浸沒式液冷時,必須確保儲存設備經過完整的液冷環境驗證。

SSSTC針對浸沒式冷卻環境進行SSD相容性優化，透過材料選用、元件保護與結構設計，強化耐腐蝕能力。產品涵蓋SATA ER3、ER4系列，以及PCIe® U.2 PJ1、EJ5系列。以 ER3 產品為例，經投入 3M FC-40 氟化液進行整機測試，已成功通過嚴格的 3 年與 5 年浸泡可靠度驗證。測試結果顯示，其電容衰減率僅約 10~13%，符合小於 20% 的規範標準，助力資料中心優化電力使用效率（PUE）並提升整體系統可靠度。