《专访》晶圆液冷散热技术高门槛 双鸿半导体布局开始收割(3-2)

二，散热厂欲切入半导体领域，有那些技术门槛？目前双鸿(3324)在半导体领域拥有那些成果？

答：半导体晶圆散热有很多技术，由于液冷就是怕漏，主要技术门槛在于如何设计将Wafer(晶圆)及Cold plate紧密结合防止渗漏维持正常运转，且3D封装是一层一层往上堆迭，热堆积在里面，如何让水冷液渗进去就是一个难度，以及避免液体从头流到尾持续加热，导致排最后的晶片过热，达到均匀散热也是很困难的地方。

由于双鸿气冷技术在业界算做得很好，晶圆代工大厂因制程遇到晶圆过热问题找上我们，一开始是合作气冷，后来有液冷需求，而我们于2012年向IBM技转液冷技术，之后再发展出自己的技术，所以开始进行晶圆散热合作，目前我们针对晶圆代工大厂需求，配合半导体厂晶圆制程引导水冷液设计，在晶圆上Cold plate设计特殊流道结构，确保晶圆上晶片能够均匀获得同样的温度，达到大范围散热效果；至于3D封装厂所评估「两相流均温板」的VC(Vapor Chamber)，我们也一直在参与开发。

另一个趋势是半导体厂指定认证，由于过去热瓦数低，伺服器或资料库中心等产品设计多仰赖系统厂，不过，随着各式电子产品瓦数愈来愈高，系统厂看到热问题再来解决压力很大，最好晶片厂可以提供Reference design(参考设计)，加上各品牌厂为因应不同需求，资料库中心等产品都有自己比较独特设计，甚至为自己特殊型态、设计开发自己的晶片及解决方案，因此晶片厂为了卖产品，会先做一些Reference design，并买一些解决方案，品牌厂会先跟晶片厂(晶圆厂)合作设计，再根据他们应用与ODM厂和OEM厂谈产品设备生产，这是生态链议题，经过多年努力我们已成为生态链的一环。

目前国际半导体厂跟我们都有或多或少的合作，尤其是最难解HPC晶片，双鸿已成Intel、AMD、Broadcom等半导体厂HPC晶片散热解决方案首选合作厂，成为他们主要供应商，公司近期亦正式通过Intel新一代伺服器平台Eagle Stream认证，与AMD一样、列为Intel参考设计，透过了解未来晶片趋势，可以提供半导体厂应用需求的散热解决方案。

三，半导体与资料库中心开始採用液冷技术，两者技术有何差异？

答：目前液冷散热有两种方式在竞争，一种是Open Loop Rack(开放迴路式机柜液冷)，也就是大型资料库中心成千上百台立式机柜(Rack)，每台立式机柜透过核心设备CDU(流量控制单元)进行内部循环，将冷却液体供应到每一层伺服器对半导体晶片进行冷却让水在一个个机柜(Rack)中形成内循环将热量带走变成热液体，再连结到回到CDU将热量移转到大型资料中心厂区外部循环管路散热；另一种是immersion Liquid cooling将Rack立式机柜变成Tank(腔体)卧式机柜放进介电液冷桶，伺服器上半导体晶片直接把热源传递给介电液，其热量一样都是透过CDU传递到外部循环管路散热，再将热量透过液体传导至另一机器散热，每一层伺服器都透过类似「泡冷泉」概念来进行浸泡式液冷散热；其中Open Loop Rack Liquid cooling优点是可以透过感测器快速精准反应某个机柜温度变化，再藉由CDU液冷内循环适时调整液体供应量和温度调节晶片散热，而浸泡式则是均温的概念。

长期来看，两种散热可能都会用，我们也是两种技术都有，但水冷散热可靠度很重要，浸泡式散热除了不能渗漏，水冷液对零组件的腐蚀性也是问题，而且浸泡式散热因是放在介电液水槽内，热量停留在桶内，热阻值可能更高，散热表面积还是维持在原来状况，并未像Open Loop Rack liquid cooling即时把热传出去。儘管均温板贴在晶片会有很大的热阻，一直是电子业难以解决的问题，但过去晶圆制程多是单晶片，瓦数不高，晶圆产出后直接切割、贴上均温片封装，现在Wafer则是由多颗晶片组成大晶片，且3D封装为堆迭式，热积在里面导不出来，平均热密度较过去高很多，因而尝试改用水冷板(Cold plate)，在晶圆封装完时放上水冷板直接做散热。(3-2)