【散熱劃時代革命-液冷散熱】
時間：2021/8/1
發文：NO.1287篇
大家好，我是 LEO
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❖晶片效能越強-解熱難度越高
隨著半導體晶片發展-體積越來越小，電晶體密度越來越高，逐漸朝向高性能，超薄，微型化發展，電子元件散熱的空間越來越小，單位面積內所產生的熱能卻越來越高，無論是手機、電腦發熱發熱密度皆呈現指數級增長，此外，加密貨幣挖礦場，大型伺服器與資料中心，高階CPU、GPU產生的熱能更為驚人，如果熱能不能快速有效散出，輕則影響效能，嚴重會導致電腦或手機產生「電子遷移效應」，導致當機無法工作。
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❖台積電未雨綢繆超前部署
今年7月台積電在超大型積體電路 (VLSI) 研討會，展示晶片水冷研究結果，採用水通道直接引導到晶片，藉此提高晶片散熱效率。聽起來覺得不可思議，為什麼突然做這項研究？傳統晶片散熱-在晶片上塗導熱矽脂，將熱量傳到散熱器底部，導熱管、水冷管再將熱量導到鰭片，最後風扇將鰭片的熱量吹走，完成散熱。
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但是，若未來晶片採用 3D 堆疊技術，最新的SoIC先進封裝可以任意組合各種不同製程的晶片，除了記憶體甚至還能直接將感測器一起封裝在同一顆晶片裡面，線路的密度將是2.5D的1000倍，散熱就會遇到大瓶頸。
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3D堆疊晶片設計更複雜，更小的微縮製程，把晶片一層一層的堆疊起來，中間部分難以有效散熱，所以台積電的研究人員認為，解決方法就是讓水在夾層電路間流動，讓水直接從晶片內帶走熱量，這是最有效的方案，這裡指的水並非一般純水，而是不會導電的介電液，實際上操作起來非常複雜且昂貴，目前處於研究階段，這顯示出解決晶片散熱問題，將是半導體產業未來重要發展趨勢之一。
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❖晶片改朝換代推動-伺服器新設計
我們從上面描述可以知道新晶片設計只會更小，更複雜，更熱，而伺服器產業面臨的問題會更大，試想大型資料處理中心，裡面有多少伺服器？多少高階CPU、GPU都是24小時不斷電持續運作，龐大的熱能如何處理？當處理器的瓦數越來越高，一般來說，處理器的熱設計功耗超過240W就很難用風扇(氣冷)來解決，偏偏霸主Intel或是AMD新一代處理器動輒超過270甚至280W，現在馬上面臨到需要液冷散熱來帶走熱量。
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❖跟著產業霸主的方向走準沒錯
Intel在伺服器市場，主流解決方案以x86架構為主，全球 CPU市占率約 92%左右。未來Intel 仍將保持產業龍頭的地位，圍繞它的 CPU平台的升級仍是影響伺服器硬體產業鏈周期性變化的關鍵因素。
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2021 年第一季開始Intel最新的 Whitley Ice Lake 的處理器已向資料中心業者小量出貨，第二季開始放量，到第四季預估將占總出貨量的 40%，滲透率將大幅且快速提升，下一步，Intel英特爾預計 2022 年初量產支援 PCIe Gen5 的 Eagle Stream 平台，將會加速升級資料傳輸速度。
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❖英特爾正式將水冷散熱放進白皮書
有趣的事情來了，產業龍頭也意識到新平台-散熱問題非常棘手，2020年Whitley平台是intel「首度」將水冷頭(注意：非浸沒式)納入技術白皮書，更誇張的事情是未來的新平台 Eagle Stream第一顆CPU Sapphire Rapids至少 300W以上，甚至將來很多GPU會達到500瓦甚至700W以上，水冷散熱方案成為唯一解方，冷卻液監控主機(CDU)與水冷頭(覆蓋在處理器上方的水冷散熱片)全世界只有三家廠商通過Intel認證，台灣的廣運(6125)是唯一兩項全拿的合格供應商。
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❖節能減碳-省電又可以賺積分
歐盟在7月剛通過55套案，其中碳邊境調整機制，又稱碳關稅，預計自2023年起試行，2026年正式實施，先從鋼鐵、電力等產業先行，但是用電大戶的資料中心無法置身事外，跟大家分享一個數字會比較有概念，2017年中國數據中心總耗電量為1200-1300億KW，超過三峽大壩與葛洲壩電廠2017年全年發電量總和(分別為976億KW、190億KW)，占中國總發電量的2%，到了2025年資料中心耗電將高達 3842億KW，占全中國總發電量的 6%，這隻吃電怪獸肯定會被盯上，高排碳業者會被課較高關稅(碳關稅)，將進一步帶動資料中心業者積極導入液冷散熱達到「省電」與「節能減碳」的效果，甚至有望仿效電動車Tesla透過碳積分來挹注獲利，可望大幅提高液冷散熱滲透率。
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❖水冷散熱技術門檻高-不簡單
2021年3月26日雲端資料中心伺服器開發商---緯穎科技宣佈，參與資料中心液冷廠商LiquidStack的A輪融資，並取得一席董事席位，其實早在2019年緯穎就與3M合作開發液冷方案，但是3M的電子氟化液是非導電-介電液是一種專利配方，掌握在3M手中，未來耗材都需向3M購買補充，入股LiquidStack可望取得自主技術。
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大家知道這種-不導電的「介電液」有多貴嗎？1公斤要價100美元，一個180KW的機櫃光是介電液裝滿就要價1000萬，重點是這個介電液每年都會耗損，需要定時補充，這樣就知道賣水的概念有恐怖、有多賺了吧，得介電液者得天下。
就算目前短期重點放在一般的「冷卻水」，得到英特爾認證的兩款冷卻水，一個櫃的成本大約7~8萬元，廣運集團研發成功的介電液打七折賣，一公斤70美元就相當有競爭力，而冷卻水一個櫃更只需要8000元，重點是水要通過認證，水在管線裡面跑如何恆久不變質？裡面還必須添加抗凍劑、苔癬抑制劑等特殊配方，是不是很多眉角！這些都是LEO深入研究去挖出來的。
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❖廣運(6125)上中下游整套系統全部整合
目前有三大產品線，水冷背門(20~25萬)/櫃，水冷頭(100~150萬)/櫃-目前英特爾首度放入新平台技術白皮書，已通過Intel認證，浸沒式機櫃(1000萬)/櫃，此外還有最重要的冷卻液監控主機(CDU)它是水冷散熱技術的根源，還有各種耗材、管線、冷卻水、介電液都是未來的發展重點。
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傳統散熱模組雖然便宜，一個42U的機櫃，風扇加散熱模組成本頂多台幣8~10萬，但將來水冷變成剛性需求，水冷頭機櫃，水對氣120~150萬/櫃，水對水90~120萬/櫃，全球的資料中心大約有 500萬櫃，每年新增30萬櫃左右，大家可以算看看，這產值增速有多恐怖。
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目前全世界只有2家公司有能力量產伺服器等級水冷頭機櫃，雙鴻、超眾這些傳統大廠要跨入最難的CDU(水冷監控主機)至少需要5年以上的參數與經驗值，而廣運的陳總已經深耕30年的散熱產業經驗，水冷頭機櫃的五大關鍵零件--廣運擁有四項(CDU、水冷頭、分岐管、制冷背門)盲插或快接頭，這個產業很新，很多法人也還沒那麼了解，有很多眉角，很多技術秘密，篇幅有限今天LEO就先介紹的這邊。
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如果大家想知道更多關於這個新的「水冷散熱產業」訊息，請鎖定 LEO股民當家團隊的頻道喔，⧉傳送門在下方↓
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天佑台灣，疫情早日結束❤️

《7/15 大盤表現》
台股今天搶攻萬八的態勢，跟前幾天的「拉積盤」不太一樣！多頭攻勢再起，儘管台積電在法說會前夕，多為觀望表現平靜，但電子改由鴻海、日月光領軍的蘋概股領軍，以及聯發科等IC設計表現都亮眼，同時跌到底部的航海王、鋼鐵人，出現跌深反彈行情，趁著陽明現增的話題性拉高股價，貨櫃三雄都攻上漲停板。

加權指數就在電金傳齊力，緩步墊高之下，摸到萬八大關，尾盤台積電的大單敲進一口氣把指數拱上18034點，大漲188點，改寫歷史新高紀錄，但成交值則萎縮到4549億元。量縮上漲通常指的是買盤力道不足，那麼明天還能守住萬八嗎？今天的觀望態度主要還是因為台積電法說，漲多的股票也不宜追價，所以接下來傳產反彈結束後，萬八能否站穩，就要看台積電最新法說會釋出的展望囉！

《7/15 電子族群》
先簡單談下午的台積電法說會。台積電就像是成績很好的學生🧐，外資們就像恐龍家長🦖(欸?)，台積電交出好的成績單理所當然，但如果某次段考只考85分，那可能就會被吊起來鞭打🤣🤣🤣。

第二季本來就是台積電的營運低檔，所以最新公布獲利1343.59億元，與第一季相比減少3.8%，但和去年同期相比，可是成長11.2%，每股淨利5.18元。法人有滿意嗎？這裡先給第一個叉叉，法人希望台積電上季EPS能有5.3元，但因5奈米製程毛利率仍低於平均水準影響，台積電第2季毛利率僅剛剛好守住50%。

過去讓他過去，第三季呢？在四大平台需求同步強勁下，台積電預估第三季營收將達146～149億美元，以中位數來看季增能有11%，為台積電史上最狂財測，毛利率估也維持高檔49.5～51.5%。外資能滿意嗎？對台積電開出720元目標價的匯豐，先前可是預期台積電第三季財測，將令市場大感驚喜，營收季增幅度上看二成。

當然台積電還有公布一些像是先進製程的占比攀升，時間表都有照計畫推進等利多，像是5奈米今年占營收可到兩成，魏哲家也二度上修今年三項指標，包括全球半導體產值年成長從12%上修到17%，晶圓代工產業也由16%上修到年成長20%，更不用說台積電全年營收以美元計，將超過產業平均水準！甚至就連成熟製程先前外傳的擴產計畫，也證實了南京廠支援客戶緊急訂單，主要28奈米，預計會在2022年裝機，2023年量產。

說了那麼多，台積電真的是半導體資優生，法說會公布的展望能不能讓外資滿意，還是說沒有「超出預料」，就是「利多出盡」，可能得看明天外資的動向才能知曉。不過說實在台積電與聯電股價，現在都剛好在箱型區間的頂部，外資願不願意出量突破還是問號，盤中分析師就建議，目光不妨放在台積電的「好朋友們」，上下游協力廠商，包括設備與材料等等。

不過當然有些廠商已經跟台積電一起先行反應了，像是家登、帆宣等，導致今天開高後稍微回測，但林睿閎分析師盤中也提醒囉，還有一些3D封測可以關注，像是愛普(6531)幫台積電處理WoW晶圓堆疊技術，操刀IC設計，另外上游原料像是矽晶圓產業，下半年調漲，中美晶集團可以逢低布局，此外也得要關注台積電接下來的出單順序，如果以蘋果及車用為主，相關產業包括宣德(5457)、鼎元(2426)都可以期待。

《7/15 傳產族群》
昨天是不是有說過，套住的水手不要急著賣，靜待今天的反彈！果然今天有向上力道，貨櫃漲停還把散裝也一把拉起來，鋼鐵也搭著順風車而起。今天就不多說分析了，但還是提醒，大多老師都是把這波定義成反彈，而不是波段再起，所以在下半年資金逐漸轉往電子的過程中，電子逢低要找買點，傳產特別是航運鋼鐵這種景氣循環股，逢高就要找賣點了！今天一根漲停讓大家補補血，何時下船還是要密切緊盯盤勢唷！

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【台韓晶片競爭，再贏韓國下個10年?】

手機、電腦、汽車或軍事設備必備的晶片💿，
不僅是生活必需品，更是重要的戰略物資，
晶片產業已深刻影響全球地緣政治，
全球半導體產業產值約4,260億美金，
需求量僅次於石油，半導體也被認為正逐步取代石油的戰略地位。
台灣半導體產值及能力與韓國在伯仲之間(全球產值台佔19.7%，韓佔15.9%)，
根據美國半導體產業協會（SIA）的資料，
全球 80% 的晶片產能目前位於東亞(台韓)，凡是任何想要發展數位產業的國家，
都勢必得和台灣、南韓購買晶片。
經濟學人稱台韓晶片產能是21世紀的「荷莫茲海峽」(能源咽喉)，
彭博則認為台韓半導體業堪比OPEC。

➢領先全球的台灣晶片代工
台灣半導體產業的地位，
主要來自於台積電，台灣的晶片代工業者去年營收占全球同產業63%，
(南韓18%，其他13%，中國大陸6%)
其中台積電就佔54%，更重要的是，
台積電所生產的晶片，
都是使用在最先進的科技產品上🏆。
台積電在去年為全球首家量產5奈米晶片公司(目前只有台積電、三星有能力生產5奈米晶片)，
👉3奈米晶片預計今年下半年試場，明年進入量產，
👉2奈米晶片也預估在2023年進行風險試產。
台積電榮譽董事長張忠謀，認為台積電成功，台灣人才佔有很重要因素。
晶片代工之外，封測全球市占率超過30％，同樣位居世界第一 ，
IC設計則佔21.7％位居第二。

➢韓國晶片代工全力衝刺中
韓國除了有全球領先的記憶體產業外，
也有全球第二的晶片代工。
在今年韓國最大的晶片代工三星集團衝刺晶圓代工部門，
南韓平澤新擴建的5奈米廠6月新增產能，
並在6月底宣布3奈米晶片試產成功，
稱要再10年內超越台積電，
👊誓言在2030年成為系統半導體龍頭，
三星原先試產計畫和台積電一致，
但近期動作頻頻，除了提早試產外，
並擴充先進製程5奈米產能計畫，
宣布將加碼投資邏輯晶片事業171兆韓元，
看得出三星集團欲在晶片代工產業發展的野心，#業界高度關注三星及台積電兩強競爭態勢。

➢韓國政府K-半導體戰略，
欲建全球最大半導體基地🧭
美國與中國科技貿易對立下，
韓國政府也意識到半導體競爭已從企業間轉變為國家間競爭，因此認為有必要官民合作一同因應，最具代表性的就是今年5月，
文在寅美國拜登會面，晶片換疫苗，
強化美韓在半導體產業方面的合作。
也在5月韓國政府公布「K-半導體戰略」，內容包括要在未來10年韓國政府將投資 #510兆約韓元(12.6兆台幣)，
將挹注給三星及SK海力士等153家企業。
目標2030建設韓國為全球最大、最先進的半導體供應鏈生產基地。
韓國政府全面支援半導體產業發展，
除了鉅額投資外，還包括供租稅減免、擴大金融和基礎設施等支援，
具體措施包括：
✅企業研發投資可扣抵稅率提高至50%。
✅提供特別資金支援設備投資
✅放寬處理化學物資的法規
✅制訂「半導體特別法」
✅10年培育3萬6000名專業人才
韓國的K-半導體戰略，要由西側的七大城市連結至東側的五大城市，形成K字型地帶，要發展為全球「最大的半導體生產基地」；在強化基礎設施中包含水電、法規及財稅的保障，要轉變韓國為「適合半導體產業發展的國家」。

➢台灣應將半導體提升至國家戰略，
正視缺電、缺水及缺才問題📣
雖然台灣與韓國相比，
在半導體上有較完整的產業鏈，
但國際半導體產業由原本專業分工模式轉變為各國自建晶片製造產業，對以專業代工為主的台灣半導體產業，將面臨新的競爭。
但面對國際來勢洶洶的挑戰台灣一刻也不能鬆懈🥺，台灣在半導體發展的隱憂包括：缺水、缺電及缺才等問題。

#缺水
半導體產業需要大量的水電，水電能源供應不穩定，也足以威脅產業發展，
亦突顯台灣關鍵基礎建的脆弱🚧。
今年逢73年以來最大的乾旱，
中部地區實施長達61天「供5停2」限水，
雖然尚未影響半導體產業，但在極端氣候影響下，未來也可能發生更嚴重情況🤦，而蔡政府的因應做為竟是開放科學園區鑿井。

#缺電
在電力方面，五月無預警跳電，兩次分區限電，都暴露嚴重的電力供給問題🔌。2025年蔡政府的非核家園時間迫近，政府規劃再生能源佔總發電量20％，目前再生能源只占5.8％，進度嚴重落後，而蔡政府的做法竟是砍樹種電。

#缺才
除了關鍵基礎建設之外，
「缺才」是最嚴重、最棘手的問題。
現台積電董事長劉德音認為，台灣半導體業最大問題是缺才，而問題的根源在每年研究經費不足，導致願意在此領域深入研究的教授數量不足，相關研究也不夠。另外隨著台灣少子化，理工畢業生年年減少，人才缺口大擴大，再加上AI、軟體領域發展以及國際晶片自主風潮的搶才，更使半導體業人才缺口雪上加霜。若欲維持台灣目前的半導體產業榮景，如何穩定提供高端研發及晶片設計領域的人才投入是當務之急。目前經濟部推動的「埃米計畫」預計未來每年能新增1萬半導體人才，僅勉強補足產業缺口，但人才培育需要時間，且過國內起薪普遍低於競爭國家，以及少子化影響，是否能真能提供預期的畢業生進入產業，仍值得關注。目前看到最積極的作為，就是下架人力銀行中國大陸職缺。

我們看到韓國政府傾國家之力，
奮力協助辦導體產業，
韓國總統直接肩負起談判的責任，
積極的布局半導體產業的海外設廠。
台灣雖然在半導體有領先的基礎，但是在棘手的缺水、缺電及缺才問題上，都無法提出有效的解方。在政策規劃上，各部會雖然都有協助半導體發展的相關計畫 ( 散落於科技部、科技會報、國發會、經濟部、教育部 ) ，但缺乏整合個自為政，看不出整體戰略。而政府半導體產業投資上與競爭對手相比，九牛一毛‼️
(韓「K-半導體戰略」：10年12.6兆台幣；台「埃米計畫」：5年63億台幣)。
台灣雖有很爭氣的企業，卻無強而有力的政府作為後盾，但面對全球以國家戰略半導體產業，傾國家之力推動半導體發展，台灣不應讓企業在國際上自行作戰。因此我要呼籲我們的政府，應盡速將半導體產業，納入國家發展戰略一環，盤點各部會資源提出技術、產業、人才、資金整合的政策戰略規劃方案，並且增加半導體產業的資源投入，讓台灣可以再贏韓國下一個十年。

#科技力就是國力
#半導體是戰略產業
#穩定水電供應是產業發展基本需求
#決不讓韓國超車
#再贏韓國10年