AI伺服器從氣冷走向液冷,銅與不鏽鋼到底誰吃得比較多?

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▲圖片來源:ChatGPT製圖


如果一台AI伺服器從「吹風」改成「跑水」,你覺得最受惠的金屬會是什麼?

很多人的第一個答案應該是:

銅。

因為GPU愈來愈熱,液冷最核心的Cold Plate冷板就貼在GPU、CPU上面,而銅的導熱能力遠高於不鏽鋼,因此高階AI伺服器的冷板,大量採用銅或鍍鎳銅。

但如果因此得到一個結論:

AI伺服器從氣冷轉液冷=銅用量暴增。

這句話其實只對了一半。

因為冷卻液離開GPU之後,還要經過軟管、快速接頭、Manifold分歧管、CDU冷卻液分配單元,再一路接到資料中心的主冷卻系統。走得愈遠,需要的就不再只是「導熱」,而是耐腐蝕、耐壓、潔淨度、可靠性,以及數年甚至十年以上不能漏水。

到了這一段,另一種材料開始大量登場:

不鏽鋼。

所以真正的AI液冷材料結構其實可以用一句話來理解:

愈靠近晶片,愈像銅的世界;愈離開晶片、走向機櫃與機房,愈像不鏽鋼的世界。

這也是AI資料中心從氣冷轉向液冷之後,除了銅之外,不鏽鋼管材、閥件、接頭與精密加工廠開始受到市場注意的原因。

先從GPU旁邊開始看。

Direct-to-Chip液冷不是把整台伺服器泡進水裡,而是在GPU、CPU等高發熱元件上,直接放上一塊有微流道的Cold Plate,再讓冷卻液從裡面流過,把晶片產生的熱直接帶走。

Vertiv的液冷技術資料就指出,多數Cold Plate採用銅;Schneider Electric也提醒,如果系統使用銅冷板,就必須特別注意其他金屬與銅接觸後可能產生的電化學腐蝕問題。

原因很直接:

這一段要的是極致導熱能力。

GPU產生的熱,首先要穿過冷板,再傳進流動中的冷卻液。如果這裡使用導熱能力只有銅幾十分之一的不鏽鋼,晶片到冷卻液之間的熱阻就會上升。因此目前高熱通量GPU、CPU冷板,銅仍然具有明顯優勢。

也因此,如果我們只把鏡頭拉到「伺服器裡面」,不計機房外面的管線,銅的存在感非常高。

以目前Direct-to-Chip架構來估算,如果只計算Cold Plate、伺服器內部液冷管路與接頭等液冷硬體的金屬重量:

銅可能占約60%~80%

剩下則是鋁、黃銅、不鏽鋼、塑膠、橡膠、鍍鎳層及其他材料。

但問題來了。

水把GPU的熱帶走之後,要去哪裡?

答案是先進入Rack Manifold

假設一個機櫃裡塞進數十顆GPU,每台伺服器都有進水與回水管,不可能每一條管子都直接拉到機房外面。因此機櫃旁邊需要一組「總水管」,把冷水分配給每一台伺服器,再把熱水集中收回。

這就是Manifold

到了這裡,材料選擇開始改變。

nVent目前就有直接以Stainless Steel不鏽鋼製作的Rack Manifold產品;其液冷解決方案資料也明列冷卻分配網路使用銅與不鏽鋼。

再往外走一步,就是CDU

CDU可以把它想成AI機櫃的「冷卻水交通警察」。

它負責控制冷卻液的流量、壓力、溫度,並透過熱交換器,把AI伺服器產生的熱,轉移到資料中心另外一套冷卻水系統。

Schneider Electric對AI資料中心液冷架構的說明,就把整套系統拆成:

AI Server Manifold CDU Facility Cooling System

換句話說,一台GPU改成水冷,不是只多了一塊銅板,而是整間資料中心後面跟著長出一套新的「水路系統」。

而這些水路越來越需要不鏽鋼。

Vertiv針對單相液冷TCS,也直接將304L、316L等不鏽鋼列為可接受材料,並對TCS piping提出Stainless Steel Construction要求。

所以如果把統計範圍從「伺服器」擴大成:

Cold Plate+伺服器水管+Rack Manifold+CDU+機櫃間配管

材料比例就會完全不一樣。

目前產業並沒有公布一個所有AI機櫃都適用的標準BOM,因此不能說「每一台GB300就是幾公斤銅、幾公斤不鏽鋼」。不同GPU數量、CDU位置、管徑、機櫃距離以及液冷架構,差異都很大。

但依照目前公開的Direct-to-Chip架構與零件材料推估,若以液冷系統硬體乾重計算,不包含冷卻液本身,可以粗略抓成:

液冷系統範圍

不鏽鋼

其他材料

只看伺服器內部

約60~80%

約5~15%

約15~25%

Server+Rack+CDU

約30~45%

約30~45%

約20~30%

再納入資料中心主配管

約15~30%

約40~60%

約20~30%

這些不是廠商公布的固定BOM,而是依目前公開液冷架構與材料使用位置所做的工程區間估算。

而且這張表真正有意思的地方,不是哪一個數字差5%,而是:

統計範圍一放大,銅與不鏽鋼的重要性會出現翻轉。

如果你是一家做Cold Plate的散熱公司,AI液冷的核心材料當然是銅。

但如果你是一家做資料中心管線、Manifold、CDU、閥件或管接頭的公司,看到的世界完全不同。

對它來說,真正大量增加的反而可能是:

304、304L、316L不鏽鋼管。

這也是為什麼「AI液冷概念股」不能只找散熱廠。

因為氣冷時代,機櫃旁邊主要處理的是風

風扇、散熱鰭片、機殼、風道,把熱空氣吹走就結束。

但液冷時代不一樣。

每增加一個GPU機櫃,就必須增加冷板、進回水管、快速接頭、Manifold、CDU、閥門、泵浦、熱交換器以及連接機房的主幹管。

原本不存在的一整套流體系統,被AI算力硬生生創造了出來。

而且AI機櫃功率愈往上走,這套水路就愈難省。

Schneider Electric在2025年的液冷資料中曾指出,當時最新NVIDIA架構的高密度GPU機櫃功率已達約142kW,下一階段甚至朝約240kW發展;到了這種熱密度,只靠傳統氣冷愈來愈困難,因此Direct-to-Chip液冷逐漸成為高密度AI資料中心的重要架構。

所以AI液冷真正值得注意的,不只是:

「一片Cold Plate用了多少銅?」

而是另一個更大的問題:

當全球資料中心從「風的基礎建設」逐漸增加成「水的基礎建設」,究竟多出多少原本不存在的金屬零件?

晶片旁邊,銅負責把熱快速抓走。

機櫃裡面,不鏽鋼Manifold開始把數十條水路整合起來。

再往外,CDU、閥件、接頭與主幹管,則把一個AI Rack連進整座資料中心的冷卻系統。

所以從氣冷走向液冷,並不是「鋁被銅取代」這麼簡單。

真正發生的是:

銅、不鏽鋼、鋁、黃銅、塑膠與橡膠,共同組成了一條以前AI伺服器根本不需要的水路供應鏈。

而其中最值得記住的一條分界線就是:

晶片端看銅,機櫃端看銅與不鏽鋼,到了資料中心基礎設施端,不鏽鋼的重要性反而愈來愈高。

AI愈耗電,產生的熱就愈多。

熱愈多,就需要愈大的水量把它帶走。

而水流到哪裡,新的管材、接頭、閥件與熱交換設備,就必須一路跟到哪裡。

這可能才是AI伺服器從氣冷轉向液冷之後,材料產業真正開始發生的變化。

相關廠商與產品重心:

奇鋐(3017):主要產品涵蓋散熱片、風扇、散熱模組、3D VC(均熱板)、電腦/伺服器機殼,以及近年大幅放量的水冷板、分歧管(Manifold) 及冷卻液分配裝置 (CDU) 等液冷系統。

雙鴻(3324):隨著 AI 晶片功耗大增,雙鴻大力提升零組件自製率,全面切入水冷板(Cold Plate)、冷卻液分配裝置(CDU)、分歧管及水冷快接頭等全套液冷方案。

大成鋼(2027):主要營收超過 90% 來自美國市場。公司透過全美 6 大州的營運發貨倉庫及獨創的 B2B 電商通路系統,提供即時、足量的不鏽鋼管、板捲、閥門、工業鋁捲板及大國鋼(旗下子公司)的扣件買賣。

華新(1605):在AI領域的布局冷精棒與液冷快接頭:華新開發冷精棒新材料,鎖定AI伺服器液冷系統所需的「快接頭」應用,看好市場發展潛力。無縫管潛力應用:無縫鋼管也是華新切入AI相關高階工業領域的重點潛力產品。資料中心與電網需求:全球AI應用爆發,帶動資料中心擴建與電網升級,支撐華新不鏽鋼與電纜事業的長線動能。

大甲(2221):精密不鏽鋼潔淨級管件(AP、BA、EP 等級)。半導體及光電製程流體輸送產品佔比高;近期也因為具備 304、316L 不鏽鋼精密加工與電解拋光核心技術,切入 AI 伺服器液冷系統後端管路與閥件供應鏈。

彰源(2030):工業配管、結構管與一般配管(壓接管)。配管產品佔營收約7成,近期與廠務業者合作,受惠於半導體先進製程擴廠的無塵室與純水系統管材需求。

允強(2034):台灣不鏽鋼管與板材大廠。近年持續優化產品,不鏽鋼管銷售佔比已近7成,並進一步開發資料中心液冷分歧管等特殊管,積極切入 AI 供應鏈。

美亞(2020):從傳統管材轉型高階流體管路,主推AI伺服器液冷散熱系統中輸送冷卻液的精密不鏽鋼管,已成功打入AI伺服器機櫃供應鏈。

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▲圖片來源:Cmoney 雙鴻(3324)K線圖