文／穿山甲

使用過電腦的人都知道，如果電腦散熱不佳，工作到一半容易當機，資料沒有及時存檔，所有工作又要重來一遍，會讓人欲哭無淚。不然就是常常聽到風扇全力運轉的聲音，這是因為內部散熱不及，只好不斷提高風扇轉速，試圖讓溫度降低，那低頻又持續存在的聲音，容易讓人焦躁。

若是筆電，出風口在冬天，簡直像個小暖爐，但在夏天，容易讓人燙手影響工作。這些都說明電腦內部的溫度控制非常重要，溫度控制得好，整體的工作效能才容易穩定。本文將為大家介紹電腦常用的散熱方式與其原理。

氣冷水冷 安裝方便



首先「氣冷」是最常見的，可以想像成拿著一台電風扇往電腦晶片不停地吹風降溫。但晶片的面積很小，風吹拂過能帶走的熱量有限，因此通常會在晶片上放一塊金屬散熱鰭片，散熱鰭片上有許多小金屬板可以增加散熱面積。晶片的熱，經由散熱鰭片傳到小金屬板上，再由風扇的風帶走熱。現今一般的電腦或伺服器裝置，都是以氣冷方式為主，因為它是最便宜且最容易安裝的散熱方式。

「水冷」則是透過管路，將冷卻液引導至晶片上的金屬板，金屬板吸收晶片的熱，再傳給管路中的冷卻液，熱量藉由冷卻液被帶往外部作熱交換。通常外部的熱交換裝置也是以風扇方式將熱帶走，與氣冷不同的是，水冷式容易將熱引導到外部區域，可有更大的空間裝設散熱鰭片與風扇進行散熱。

基本上氣冷與水冷式散熱方式，對於一般的電腦來說已經非常足夠，即便是資料或運算中心的伺服器，也都是這以這兩類散熱方式為主。然而現今「人工智慧晶片」與「大數據運算」逐漸開始崛起，晶片的運算速度愈來愈快，產生的熱量也是以倍數成長，氣冷與水冷的散熱方式儼然已經快要不敷使用。這時有位研究人員突發奇想，嘗試將電腦主機板整個浸泡在水中，藉由循環水的方式一點點將熱帶往外部。我們知道水或一般的液體潑灑到主機板上，會造成短路發生故障，所以研究人員在主機板上塗了薄薄的一層塑膠膜，防止水侵入電路內部，這樣的效果非常的好，電腦的散熱速度顯著提升。不過由於主機板上面塗上了塑膠膜，這讓後續維修產生了相當大的困難，必須清除膠膜，才能進行更換或測試。後來研究人員直接將液體改成「氟化液」，由於氟化液不導電，主機板直接浸沒在冷卻液中不會發生問題，並且液體的導熱係數大於空氣，這大幅的提升電子零件的散熱效率，這種方式被稱之為「浸沒式液冷技術」。

智慧晶片 數據演算



浸沒式液冷技術又可以分為「單相」與「兩相」浸沒式冷卻，這邊的「相」指的是物質的相。因此單相浸沒式冷卻，就是單純利用冷卻液直接將主機板的熱帶到外部作散熱，而兩相浸沒式冷卻在冷卻液吸收到晶片的熱量後，會沸騰轉變為蒸氣，氣體會向上離開冷卻液。在環境的上方會有冷卻管路，蒸氣飄到上方接觸到冷卻管路後，將熱量傳給冷卻管路，又開始凝結成液體回到下方的槽體中，可以發現到過程不斷地經歷液體與氣體的轉換，因而稱之為兩相。冷卻管路則是再將熱量送往外界散熱。傳統的氣冷方式需要更多的能源來進行散熱，散熱效果也較差，而浸沒式液冷進一步提高了散熱效果，且增進能源的使用效率，這將有助於未來高速運算中心的發展。