一、前言

近年來，隨著雲端服務、人工智慧(AI)與高效能運算等應用快速發展，資料中心的運算規模與耗能需求持續增加，使冷卻系統由過往的輔助設施，逐步轉變為影響資料中心運作效率、穩定性與永續性的重要基礎設施。本文將介紹主要冷卻技術類型，並探討市場發展趨勢與各區域差異，藉此描繪資料中心冷卻產業未來的發展方向與布局重點。

二、技術類型

資料中心冷卻技術可依其冷卻方式與設備配置差異，主要可分為機房級冷卻(Room-Level Cooling)、鄰近式冷卻(Close-Coupled Cooling)、冰水機系統(Chiller Systems)、氣流與熱管理最佳化(Airflow & Thermal Optimization)以及液體冷卻(Liquid Cooling)等。以下分別說明各類冷卻技術之特性與應用情境。

(一) 機房級冷卻(Room-Level Cooling)
機房級冷卻系統主要透過調節整體機房空間的空氣溫度與濕度，以維持資訊設備穩定運作所需的環境條件。常見的冷卻方式包括機房精密空調(Computer Room Air Conditioner, CRAC，又稱直接膨脹式空調)與機房空調處理裝置(Computer Room Air Handler, CRAH)。其中，CRAC 內建壓縮機，透過冷媒直接進行製冷，其原理與家用空調相似，但專為資料中心長時間、高負載運轉需求所設計；CRAH本身不具製冷功能，需由外部系統(例如冰水機系統)提供冷卻水，讓機房空氣與冷卻水進行熱交換，以達到冷卻效果。目前機房級冷卻仍為傳統企業資料中心與主機代管型資料中心(Colocation Data Center)*常見的冷卻架構。

*傳統企業資料中心係指由企業自行建置與營運，專供其內部 IT 系統與運算需求使用之資料中心；主機代管型資料中心係指由專業業者建置與營運，供一般企業將自有伺服器設備部署於其中之資料中心。

(二) 鄰近式冷卻(Close-Coupled Cooling)
鄰近式冷卻係指將冷卻設備直接部署於伺服器機櫃內部或其相鄰位置，以強化局部散熱效能。其主要形式包括設於機櫃之間的列間冷卻器(In-row coolers)、設於機櫃後門的後門式熱交換器(Rear-door heat exchangers)，以及機櫃內冷卻單元。此類裝置適用於用電與散熱需求較高的工作負載，以及採用冷、熱氣流分離設計的機房環境。

(三) 冰水機系統(Chiller Systems)
冰水機系統為機房提供冷卻用的冷水，供冷凍水式空調(CRAH)、列間冷卻設備及液體冷卻迴路使用，常作為超大規模資料中心(Hyperscale Data Center)**與主機代管型資料中心冷卻架構中的關鍵基礎設施。

**超大規模資料中心係指由大型雲端服務業者或科技公司建置與營運(如 Google、AWS、Microsoft、Meta等)，專為人工智慧訓練等大量運算需求設計之資料中心。

(四) 氣流與熱管理最佳化(Airflow & Thermal Optimization)
氣流與熱管理最佳化為透過改善機房內氣流配置與能源使用效率，以支援主要冷卻系統運作，進而提升整體冷卻效能與能源效率。相關措施包括負責調節與分配冷空氣的送風設備、可依需求調整送風量的控制系統等。

(五) 液體冷卻(Liquid Cooling)
液體冷卻係以冷卻液作為傳熱介質，相較於傳統空氣冷卻方式，能更有效因應高效能運算環境下日益嚴峻的散熱需求。其主要形式包括直接晶片液體冷卻冷板(Direct-to-Chip Cold Plate Cooling)、浸沒式冷卻(immersion cooling)、後門式液體冷卻(rear-door liquid cooling，將液體冷卻用之熱交換器設置於機櫃後方)等系統。此外，前述系統常搭配冷卻液分配單元(Coolant Distribution Units, CDUs)，以進行冷卻液之調節與精準分配。

三、市場趨勢

Frost & Sullivan 預估，未來十年內，全球資料中心散熱市場規模將由 2024 年的 104.7 億美元，成長至 2034 年的 528 億美元。2024 至 2027 年期間，隨著 GPU 使用比例提升及 AI 應用逐步導入，用電與散熱需求同步攀升，促使資料中心業者持續推動既有設施之升級與改造。2028 至 2031 年間，市場發展重心轉向系統整合與氣流管理效率的提升。自 2031 年後，隨著空氣冷卻逐漸難以滿足資料中心日益提升的散熱需求，液體冷卻市場預期將顯著成長。以下分別就區域市場與各類冷卻技術進行說明。

(一) 主要區域市場
依區域分布觀察，全球資料中心冷卻市場目前以北美為市場規模最大的區域，其次依序為亞太與歐洲。在成長率方面，2024 至 2034 年期間，亞太地區之年均複合成長率最高，約為 19.9%，北美與歐洲則居次。各主要區域於 2024 年至 2034 年間之市場規模變化與發展趨勢如圖一所示，以下分別說明各區域之市場動態。

1. 北美
北美區域為全球資料中心冷卻產業的主要市場，其市場需求主要來自美國境內超大規模資料中心的部署與擴建，以及AI相關運算設備的逐步導入。儘管整體市場已趨成熟，但隨著資料中心整體耗能增加、既有設施配合 GPU 應用需求進行調整，並在永續發展相關政策推動下，該區仍將持續投入冷卻系統相關建設，並逐步朝向液體冷卻與混合式冷卻架構轉型。

2. 歐洲
歐洲資料中心冷卻市場的發展，主要受到歐盟含氟元素溫室氣體(F-gas)法規及相關氣候政策影響。為了符合要求，業者正逐步汰換高溫室效應冷媒，並導入高能源效率、低冷媒或無冷媒之冷卻技術，包括先進的液體冷卻解決方案。此一以法規為導向的轉型，有助於縮短技術評估與決策流程，使歐洲在次世代冷卻技術的應用與部署上逐漸取得領先地位。

3. 亞太
亞太地區為成長速度最快的市場，主要受新加坡、印度、印尼、日本與香港等地超大規模資料中心持續擴張所驅動。由於基礎設施相對新穎，該區在導入先進冷卻架構時較少受到既有系統限制，有利於快速升級。隨著雲端服務快速擴張、政府推動數位化政策，以及高溫高濕氣候條件所帶來的散熱挑戰，資料中心業者正加速採用高效率且具備支援液體冷卻的冷卻設計。

(二) 冷卻技術市場
依冷卻技術類型區分，機房級冷卻於 2024 年為整體市場中規模最大的類型，市場規模約為 50 億美元，並預估於 2034 年成長至 102 億美元，年均複合成長率約為 7.3%。其次為鄰近式冷卻與冰水機系統等技術。相較之下，液體冷卻於 2024 年的市場規模僅約 14 億美元，但其成長速度最為顯著，預估至 2034 年市場規模將達 258 億美元，年均複合成長率約為 33.4%，顯示液體冷卻在未來資料中心冷卻架構中的重要性將持續提高。各項冷卻技術之市場發展趨勢如圖二所示。

1. 機房級冷卻(Room-Level Cooling)
機房級冷卻領域的成長主要來自既有系統的汰換與現代化升級，特別是在液體冷卻技術導入進度相對較慢的場域。透過導入變頻元件與低溫室效應冷媒等措施提升冷卻效率，使機房級冷卻在單一機櫃用電與散熱需求持續提高的情況下，仍可藉由既有系統的升級與改造延續應用。

2. 鄰近式冷卻(Close-Coupled Cooling)
由於全面升級既有冷卻設施常受限於環境條件，因此後門式熱交換器與列間冷卻設備等鄰近式冷卻技術成為較具可行性的替代方案。隨著機櫃用電與散熱需求提升，以及冷熱氣流管理策略逐步成熟，業者預期將逐步採用混合式冷卻架構，以銜接既有空氣冷卻系統與新興液體冷卻技術，使鄰近式冷卻在未來十年間仍能具備較高的成長潛力。

3. 冰水機系統(Chiller Systems)
在超大規模資料中心與主機代管型資料中心持續擴張的趨勢下，冰水機組仍是基礎設施中不可或缺的冷卻核心。其成長主因來自於對低溫室效應冷媒使用的法規要求，以及模組化冰水機相關技術的創新。此外，隨著氣候變遷加劇與用水資源限制日益受到關注，資料中心業者將逐步採用經優化之空氣冷卻型冰水機系統，例如結合蒸發預冷設計，並搭配能源最佳化方案，以提升整體系統運轉效率。

4. 氣流與熱管理最佳化(Airflow & Thermal Optimization)
氣流與熱管理最佳化技術的成長，主要在於其可於不需大量資本支出的情況下，協助資料中心業者有效提升能源使用效率。例如，透過優化冷空氣的供應與分配方式、降低冷熱氣流之間的相互干擾，並運用智慧化工具進行即時調整，可減少冷卻過程中的能源損耗，進而提升整體冷卻效率，並延長既有基礎設施的使用年限。

5. 液體冷卻(Liquid Cooling)
隨著 AI、高效能運算(HPC)等高運算需求應用逐步普及，液體冷卻技術在資料中心冷卻架構中的重要性將持續提高。預期自 2027 年後，隨著傳統空氣冷卻方式已難以有效滿足日益增加的散熱需求，液體冷卻將由原本的選擇性升級方案，逐步轉變為資料中心冷卻架構中的核心。初期液體冷卻將以直接晶片液體冷卻技術為主，後續在散熱需求較高的應用情境中，將逐步導入浸沒式冷卻。

四、創新案例

(一) 資料中心冷卻與電力整合解決方案
開發廠商：美國 Vertiv
美國 Vertiv 為全球資料中心關鍵基礎設施的重要供應商，核心業務涵蓋關鍵電力、散熱，以及 IT 與邊緣基礎設施解決方案，服務對象包括超大規模資料中心、電信網路與雲端服務業者。在資料中心冷卻方面，Vertiv 以 Liebert 系列產品為核心，提供涵蓋機房級與鄰近式冷卻的空氣冷卻解決方案，並進一步布局液體冷卻技術(包括直接液體冷卻與浸沒式冷卻)。此外，Vertiv 以模組化方式整合冷卻與電力設備，並透過智慧控制系統進行管理，有助於提升資料中心在建置與擴充上的彈性，並縮短部署時程。

(二) 整合式資料中心冷卻與智慧建築解決方案
開發廠商：美國 Johnson Controls
美國 Johnson Controls 長期深耕於建築設備、能源管理與自動化系統等領域。在冷卻技術方面，Johnson Controls 以 YORK 系列產品為核心，提供涵蓋機房級冷卻與冰水機系統的多元解決方案，包括：BlueStream 混合式冷卻技術(可優化冰水機系統水資源使用)、Mission Critical 空氣處理機組(機房級冷卻設備)，以及可於氣候條件合適時降低能源使用的變速冰水機等。
同時，Johnson Controls 亦積極布局液體冷卻與先進熱管理技術，包含與 Accelsius 合作發展直接晶片液體冷卻技術，並進一步將冷卻設備與智慧建築及數位管理平臺整合，發展具預測能力與自動調節功能的冷卻系統，以提升資料中心整體運作的可靠性與永續性。

(三) 以模組化設計為核心的資料中心冷卻解決方案
開發廠商：法國 Schneider Electric
Schneider Electric 為全球能源管理與數位自動化代表性廠商。在空氣冷卻方面，Schneider Electric 以Uniflair InRow Cooling冷卻系統為代表(屬鄰近式冷卻)，透過將冷卻設備配置於機櫃列間，可縮短散熱路徑，並可針對局部熱點進行精準散熱。
在液體冷卻發展上，Schneider Electric 於 2021 年整合 Iceotope 所提供的浸沒式冷卻技術，推出液體冷卻式的模組化資料中心。此模組化設計有助於提升部署速度與系統可靠性，並使液體冷卻技術得以應用於偏遠或環境條件嚴苛的場域。此外，Schneider Electric 亦於 2025年底，針對高效能運算(HPC)與人工智慧工作負載，推出涵蓋冷卻液分配設備及液體冷卻冷板等關鍵組件的先進液體冷卻解決方案。