台积电：AI系统功耗五年增约6倍散热转向液冷微通道

据Anue报道，台积电先进封装研发总监James Chen在SEMICON Taiwan 2026上表示，随着AI算力持续提升，未来五年系统总功耗可能增长约6倍。在此背景下，供电与热管理正成为下一代AI系统继续扩展所面临的两大关键挑战。

Chen指出，2024年至2029年间，CoWoS封装尺寸预计将从掩模版（reticle）尺寸的3.3倍扩大至14倍以上，单个封装内的计算晶体管规模有望增加约48倍。同期，单个封装的HBM总带宽预计增长超过34倍，这得益于I/O数量约为原来的两倍，以及每个I/O的传输速度提升至约6倍。Anue还提到，Chen展示的功耗预测显示，封装功耗将从约600W升至4100W，电力传输损耗可能增加超过5倍。

面对日益严峻的热挑战，Chen表示业界正加速从风冷转向液冷。目前的液冷设计通常将冷板（cold plate）置于芯片封装顶部，并在热源与冷却系统之间使用热界面材料（TIM）。下一步是将微通道集成到封装盖板中，以缩短热传导路径；业界还在探索射流冲击（jet impingement）和两相沸腾（two-phase boiling）等更先进的方法。

从长期来看，减少芯片与冷却液之间的界面是关键方向。Chen指出，TIM虽能填补芯片、封装盖与冷板之间的空隙，但同时会增加热阻。因此，理想的长期方向是缩短甚至消除这些界面，将冷却功能直接集成到封装或芯片结构之中。

微通道冷却（microchannel cooling）正成为实现这一目标的技术路径之一。据经济日报报道，台积电已将该技术列入研发路线图，并正致力于将其与先进封装结合。微通道冷却利用芯片或封装结构内部的微小流体通道，使冷却液更高效地吸收并带走热量。不过，在芯片中加工供冷却液流动的通道会给制造与封装带来显著挑战——哪怕一个小失误也可能导致昂贵的芯片报废。