GMORS

每當我們觀看串流影片、將照片儲存到雲端、進行網購或傳送訊息時，資料中心都在幕後默默運作。這些設施容納了數以千計的伺服器，負責處理並儲存全球個人與企業所使用的數位資訊。

所有伺服器在運作時都會產生熱能。傳統上，資料中心主要依賴氣冷系統來帶走這些熱量，以維持設備的安全運作。

然而，隨著數位服務持續成長，資料中心必須處理日益龐大的運算量。隨著 AI 應用與大型語言模型的崛起，這股趨勢更加速發展，因為這些應用所需的處理能力，遠遠超過許多傳統的工作負載。

為了提供如此強大的效能，伺服器配備了功耗更高的處理器。這些晶片消耗大量電力，且大部分的能量在運作過程中都會以熱能的形式釋放出來。

此外，資料中心營運商通常會在同一個伺服器機櫃中部署更高的運算密度，以提高空間利用率。這導致更小的區域內產生了更多熱量，使得單靠氣冷散熱越來越難以有效解熱。

這就是為什麼資料中心液冷技術正成為日益重要的解決方案。不過，究竟什麼是資料中心液冷技術？它的運作原理又是什麼？讓我們從最基礎的概念開始談起。

什麼是資料中心液冷技術？

資料中心液冷技術是一種利用循環液體代替純空氣對流，來帶走伺服器熱量的散熱方法。

當冷卻液流經散熱系統時，會吸收伺服器產生的熱能並將其帶走。變熱的液體經過降溫後，會再次循環回系統中重複此過程。

相較於空氣，液體能帶走大得多的熱量。這讓資料中心能夠採用速度更快、效能更高的處理器，並在同一個機櫃內部署更多台伺服器。

換句話說，液冷技術能協助資料中心在相同的實體空間內，支援更高的運算能力。

因此，液冷技術在高度密集運算需求的環境中正變得越來越普遍，包括超大規模資料中心、AI 訓練集群、高效能運算 (HPC) 機房以及邊緣運算環境。

在下一節中，我們將探討資料中心液冷的運作原理，以及目前主流的幾種散熱架構。

資料中心液冷是如何運作的？

資料中心所使用的液冷系統，大致上可分為兩大主流技術：直接式液冷 (DLC) 與浸沒式散熱。這兩種方法在散熱效率上都遠優於氣冷，但其冷卻液與伺服器設備互動的方式有所不同。

・直接式液冷 (DLC, Direct Liquid Cooling)

在直接式液冷架構中，冷卻液透過管線被泵送到水冷板中，而水冷板會直接貼附在 CPU、GPU 及 AI 加速器等高發熱組件上方。每塊水冷板內部都有微通道設計，供冷卻液流過。當冷卻液通過這些通道時，會直接吸收處理器的熱能。變熱的冷卻液接著被輸送到熱交換器，將熱量發散掉之後，再重新循環回系統中。

直接式液冷可進一步細分為兩種型態：

單相直接式液冷 (Single-Phase DLC)

在單相 DLC 中，冷卻液在整個冷卻循環過程中始終保持液體狀態。它從水冷板吸收熱量後流向熱交換器，經降溫後再重新循環利用。

兩相直接式液冷 (Two-Phase DLC) 

在兩相 DLC 中，冷卻液在吸收處理器的熱量時會部分蒸發（產生相變）。隨後，這些蒸氣會被重新冷凝回液體並返回系統。這種相變過程能夠極為高效地帶走龐大的熱量。

・浸沒式散熱 (Immersion Cooling)

在浸沒式散熱架構中，整台伺服器會直接浸泡在充滿特殊介電液的冷卻水槽中。介電液具備不導電的特性，這意味著它能與電子組件直接接觸而不會導致短路。當液體完全包覆伺服器時，它能吸收所有組件的熱能，而不僅僅局限於特定晶片。

浸沒式散熱同樣可細分為兩種型態：

單相浸沒式 (Single-Phase Immersion)

在單相浸沒式散熱中，介電液始終保持液體狀態，變熱的液體會循環流經熱交換器進行降溫，接著再返回浸沒水槽中。

兩相浸沒式 (Two-Phase Immersion)

在兩相浸沒式散熱中，介電液經過特殊配方調配，其沸點相對較低。當它吸收伺服器組件的熱量時，部分液體會沸騰轉化為蒸氣。蒸氣上升到冷凝器後冷卻並變回液體，隨後再次滴落回水槽中，形成一個持續不間斷的冷卻循環。

為什麼密封對資料中心液冷技術至關重要

液冷技術之所以能大幅提升解熱效率，是因為它讓冷卻液能夠更貼近敏感的電子組件。然而，這雖然顯著提高了散熱效率，卻也意味著任何漏液風險都將直接威脅到昂貴的 IT 設備。

即使是微小的洩漏，也可能導致硬體損壞、系統停機、冷卻液污染以及高昂的維護成本。

為了防止這種情況發生，整個散熱系統（包括水冷板、水冷快接頭、分配管路/分流器、泵浦、熱交換器以及浸沒水槽）都必須安裝密封件。這些密封件必須在持續運行的工況下，確保冷卻液被安全地封閉在系統內部。

隨著運轉時間增加，密封材料會面臨以下幾項嚴苛挑戰：

• 化學降解：受到水-乙二醇混合液、冷媒或介電液等化學物質的長期侵蝕。
• 溫度變化：溫差波動會導致材料硬化、收縮或失去彈性。
• 壓力波動：壓力變化會對密封接觸面造成反覆的應力。
• 壓縮永久變形：密封件隨著時間推移，會逐漸失去維持接觸壓力的回彈能力。
• 污染控制：密封材料本身可能會釋出游離物質，進而影響冷卻液的性能。

正因為這些嚴格的要求，密封件的設計與材料選擇，對於液冷系統的長期可靠性起到了決定性的關鍵作用。

在下一節中，我們將深入探討直接式液冷與浸沒式散熱系統中的主要密封位置，以及各個接點所使用的密封解決方案。

 ▍延伸閱讀: O型環(O-Ring)指南：9個專業技巧幫助選擇適合的密封件

密封解決方案如何因應液冷系統的多元需求 

液冷系統由不同的零件組成，各自擔負特定的功能，因此每個密封位置所面臨的化學、熱能與機械結構挑戰也不盡相同。為了確保系統能夠長期穩定運作，密封材料必須完美因應系統各個位置的實際工況。

直接式液冷 (DLC) 系統的密封解決方案

在典型的直接式液冷 (DLC) 架構中，冷卻液從冷卻分配裝置 (CDU) 出發，流經分配管路與彈性軟管，最後到達安裝在處理器上的水冷板。而水冷快接頭的設計，則讓工程人員不必排空整個迴路，就能直接插拔或汰換單一伺服器。

水冷板密封件

水冷板是直接貼附在 CPU 或 GPU 等處理器上方的核心散熱零件。冷卻液在水冷板內部的微通道中流動，藉此帶走晶片所產生的巨大熱量。

因此，水冷板所使用的密封件必須與水-乙二醇冷卻液（如 PG25 丙二醇水溶液）具備極佳的相容性。此外，密封材料必須具備極低的低萃取物特性，避免釋出游離物質而導致微通道堵塞。

GMORS 推出專為冷卻系統研發的特殊配方 EPDM 膠料，不僅擁有卓越的耐化學性，更兼具低萃取特性，能有效維持冷卻液的純淨度。

水冷快接頭密封件

水冷快接頭實現了伺服器或冷卻模組的快速插拔，而無需排空整個迴路。

一旦安裝上線，密封件就會長期處於受壓工況。因此，即使經歷頻繁的插拔變更，以及長期暴露在高溫環境下，密封件仍必須維持極佳的密封效能。

GMORS 採用具備優異耐老化與抗疲勞特性的密封材料，能確保水冷快接頭始終維持穩定的密封力，提供最可靠的防漏保護。

分配管路(Manifold)密封件

分配管路負責將冷卻液分流至各個水冷板或伺服器。由於管路上的連接點繁多，任何一個密封位置發生局部洩漏，都會牽一髮而動全身，進而影響整個冷卻迴路的整體效能。

在運轉過程中，分配管路密封件會持續承受壓力，必須在長期的溫差波動與壓力起伏下，依然維持足夠的密封阻絕力。

GMORS 採用高回彈橡膠膠料，即使長期受壓也不易變形或變薄，協助分配管路密封件展現優異的長期耐用度。

冷卻分配裝置 (CDU) 密封件

冷卻分配裝置 (CDU) 整合了泵浦、閥門與熱交換器等關鍵零件，是調節冷卻液流量、壓力與溫度的核心控制單元。

在全天候持續運轉的工況下，這些核心零件所使用的密封件，必須具備極高水準的耐化學性與尺寸穩定性。

GMORS 提供高精密O型環與嚴格公差控制的客製化密封件，為關鍵的 CDU 組件提供最穩固的密封後盾。

浸沒式散熱系統的密封解決方案

在浸沒式散熱架構中，伺服器會直接安置在充滿介電液的密封槽內。為了防止液體外洩，並在部分系統中控制蒸氣，冷卻水槽上蓋、纜線穿孔、泵浦與熱交換器等零件周圍，都必須搭配高度可靠的密封件。

水槽上蓋墊片

浸沒式水槽內部注滿了介電液，必須透過四周的大型墊片將槽蓋緊密鎖固。

這些墊片必須與介電液具備極佳的相容性，且在大面積的接觸面上仍能維持穩定均勻的密封效果。

GMORS 提供客製化墊片材料，專為長期浸泡於介電液的嚴苛工況而設計。

纜線穿孔密封件

電力與訊號傳輸纜線必須穿過水槽壁面連接至外部，同時絕不能讓槽內的液體有任何滲漏的機會。

這類密封件必須緊密貼合各式纜線的外徑，同時還要能包容因熱漲冷縮或動態位移所產生的結構形變。

GMORS 針對複雜的纜線穿孔幾何外形，研發出客製化模壓成型的密封解決方案。

防漏液與蒸氣阻絕密封件

在兩相浸沒式系統中，介電液經過特殊配方調配，在相對較低的溫度下就會沸騰。面對液體反覆蒸發與冷凝的相變過程，密封系統不僅要能阻絕液體，更要牢牢鎖住蒸氣，將冷卻液的滲透流失降到最低。

這種相變過程也會在系統內部產生微幅的壓力脈衝。隨著時間推移，反覆的壓力波動會導致密封件不斷膨脹與收縮，進而增加材料疲勞與漏液的風險。

GMORS 提供具備低滲透性、高抗張強度與優異機械耐久性的化學惰性密封膠料。這些材料能有效減少冷卻液流失、維持穩定的系統壓力，並能輕鬆承受兩相冷卻帶來的週期性壓力波動。

泵浦與熱交換器密封件

泵浦與熱交換器負責驅動介電液的循環與降溫。

其內部密封件必須在長期暴露於特殊冷卻液的情況下，依舊維持極佳的材料穩定性。

GMORS 提供無矽（Silicone-free）的橡膠配方，能有效維護冷卻液的純淨度，將敏感電子環境中的污染風險降至最低。

為什麼選擇 GMORS 的液冷密封解決方案？

液冷系統極度依賴大量的密封件，來確保冷卻液能安全地封閉在系統內部。為了保障系統的長期可靠性，當密封材料暴露在水-乙二醇冷卻液、冷媒或介電液中時，必須始終維持優異的穩定性。

GMORS 專精於研發適用於液冷資料中心與高效能運算 (HPC) 系統的高效能密封解決方案。我們的材料技術與製造製程，旨在全力支援多元的散熱架構，包括單相與兩相直接式液冷 (DLC) 以及浸沒式散熱系統。

此外，GMORS 緊跟產業趨勢，研發出完全符合開放運算計畫 (Open Compute Project, OCP) 液冷標準與設計規範的密封解決方案。憑藉在材料配方與精密製造領域的深厚專業，我們致力於協助客戶為新一代 AI 與 GPU 基礎設施，打造最可靠、耐用的長期密封效能。

歡迎聯絡我們，與我們的專家團隊共同探討最適合您液冷應用的密封解決方案。

 ▍延伸閱讀: O-Ring 材質選擇的 5 大核心原則，必知的選材指南