台積公司攜手供應商設計可裝載低沸點惰性絕緣冷卻液的氣密槽,直接將需散熱的伺服器浸泡於槽中
台積公司攜手供應商開發「浸潤式冷卻高效運算電腦機房」,不只節能減廢,更提升晶片運算效能
台積公司攜手供應商開發「浸潤式冷卻高效運算電腦機房」,不只節能減廢,更提升晶片運算效能

台積公司攜手供應商開發「浸潤式冷卻高效運算電腦機房」,目標節能30%、減廢50%

第一屆TSMC ESG AWARD獲獎案例實現中,高效能運算效能再增10%
吳國揚
李子明
鄔國民

秉持提升社會的願景,台積公司藉TSMC ESG AWARD鼓勵員工提出鏈結公司的ESG好點子,為公司永續文化挹注創新動能。面對先進製程高效能運算(High Performance Computing, HPC)需求產生的能耗,台積公司啟動TSMC ESG AWARD獲獎提案之一「浸潤式冷卻高效運算電腦機房」,透過常溫水冷卻HPC伺服器,民國111年1月於晶圓十二B廠成功試行,預估可使HPC機房總耗能降低30%、減廢50%,晶片運算效能更提升10%,目標將自民國119年起,每年減少4億度耗能。

獲獎點子付諸實踐,創新冷卻技術讓節能+效能同步升級

TSMC ESG AWARD表彰勇於探索與實現各種永續可能性的員工與組織。隨著先進製程技術演進,晶片內電晶體密度倍數提升,晶片溫度亦隨著處理器功率同步增加。為了避免傳統耗能的風扇散熱做法,由企業資訊技術、資材供應鏈管理處、廠務及設計暨技術平台同仁聯手提出浸潤式冷卻的創新技術,除獲民國109年TSMC ESG AWARD肯定,台積公司亦提撥經費展開專案執行。

技術開發期間,台積公司攜手台達電子、技嘉科技、智邦科技、盟立、3M公司等供應商,設計可裝載低沸點惰性絕緣冷卻液的氣密槽,直接將需散熱的伺服器浸泡於槽中,根據原理—當運算晶片發熱時,晶片表面的冷卻液吸收熱量、沸騰而相變為氣態;蒸氣上升接觸冷卻盤管、放熱冷凝相變回液態,再由盤管中流動的水將熱量帶出機房,達成自然循環散熱。因冷卻液和發熱源充分接觸,散熱效率高,只需常溫水即可完成冷卻,槽內各系統與晶片溫度均勻維持於攝氏50度左右,不僅創造良好節能效果,晶片運算效能更增加10%以上。

台積公司「浸潤式冷卻高效運算電腦機房」運作原理

台積公司「浸潤式冷卻高效運算電腦機房」運作原理

更新機房供電設計,降低耗能又減廢

除了開發浸潤式冷卻技術達成節能效益,台積公司同時調整HPC機房的供電架構,以磷酸鋰鐵電池直流供電系統,取代過去的電源供應器及外部的不斷電系統,使機房的電力使用效率(Power Usage Effectiveness, )由1.35改善至1.08以下,伺服器減少15%至30%耗能。同時,透過使用槽底連接電路板來連接網路與提供電力,亦可節省數百條的網路線與電力線;未來伺服器升級只需抽換主機板,無需更換機殼、電源、風扇、電線等零配件,預計減廢幅度達50%。

台積公司積極落實綠色製造使命,「浸潤式冷卻高效運算電腦機房」已於民國111年1月導入晶圓十二B廠,目標於民國119年起每年減少4億度耗能,並積極評估將此冷卻設備標準化,以利進一步推廣至供應鏈,以創新科技實現永續未來。

透過TSMC ESG AWARD,浸潤式冷卻機房的節能構想能獲得公司支持、進而實現,對科技產業的永續發展有所貢獻,這讓我的工作更有意義與價值。

- 吳國揚,台積公司資訊基礎工程專案技術副理