劉思賢 / 啓碁科技
就近期應用而言，在軌AI較實際的工程價值，是直接處理太空原生資料，不是把地面資料中心搬上軌道。晶片、TIM、擴熱與冷板仍可沿用高功率液冷的設計經驗；冷板之後則須重新界定系統邊界，因為真空中沒有外部對流，廢熱最終只能由輻射器排向冷空。本文從接面溫度預算向外檢查完整熱路，將電力、姿態、通訊條件與排熱限制一併納入可用運算能力，並比較單相液冷、泵浦驅動兩相與毛細回流三種架構。文中以200 kW為例說明尺度：在紅外放射率0.85、有效冷空視角為1且暫忽略外熱時，320 K與380 K的單面理想面積約396 m2與199 m2。提高輻射溫度確實能縮小面積，但完整熱路、工作流體、密封件及任務末期壽命，均須先通過較高溫度條件的資格驗證。飛行放行應以G1–G6串聯模型、試驗與在軌遙測資料為依據；商轉評估則回到kg/kW、收納體積/kW、故障後kW、可用率，以及既有資格驗證資料的適用範圍。對臺灣業者而言，可先由合格零件切入，再承擔標準熱模組、冷板至輻射器次系統及排熱能力服務的驗收責任。
【內文精選】
在軌AI的起點是太空原生資料
遙測、雷達、通訊與科學酬載持續產生大量資料。以目前電力、熱控與通訊條件判斷，近期可行的作法是在軌完成校正、事件辨識、篩選與推論，只回傳高價值結果及必要原始資料；大型模型訓練、長期儲存與通用雲端仍留在地面。在軌AI是在任務邊界限制下，直接於資料來源端運算，不是軌道版通用機房。從熱管理（Thermal Management）角度看，TOPS、通訊速率或單次展示，仍不足以證明系統可長期運作。任務價值、供電與儲能、姿態、排熱及資格驗證，必須在同一組負載、軌道與故障條件下檢核；輸入電力最終都會成為廢熱，資料可延後下傳，廢熱不能從能量帳中刪除。因此，系統評估應由接面溫度預算一路追到輻射器，再檢查在軌資源、G1–G6放行依據與商轉條件，使架構選擇、試驗及產業分工採用一致邊界。
近端熱路可共用，最終排熱必須重新設計
地面與在軌載體不同，但晶片/HBM、熱介面材料（TIM）、封裝、陶瓷基板、擴熱結構與冷板仍屬近端熱路。冷板之後才分流：地面系統把熱交給機櫃CDU、設施水或空氣；在軌迴路把熱送到輻射器，再排向冷空。材料、工作流體、泵浦、密封件與接頭仍須通過真空、逸氣、輻射及熱循環資格。
圖一 地面與在軌共用近端熱路，以及冷板後不同的最終排熱邊界
熱管、迴路熱管（LHP）與泵迴路只負責輸熱，不能替代最終排熱。系統尺度取決於輻射面合格溫度、有效冷空視角、外部吸熱及故障後剩餘排熱。若未先定義這些邊界，增加流量或放大冷板只會重分配內部溫差。圖一顯示晶片至冷板的近端熱路可沿用地面液冷（Liquid Cooling）經驗，但冷板後的輻射排熱（Radiative Heat Rejection）責任必須重建。表一以任務、排熱、時間軸、復原、互連與壽命等六項邊界，對照地面與在軌系統的分工。
表一 地面AI資料中心與在軌AI節點的互補邊界
可用運算能力取決於共同資源限制
在軌節點同時受日照、儲能、姿態、通訊與排熱限制。式（1）以等效熱容Ceq與代表溫度T記錄整機短時能量；Q̇gen為總發熱，ηh 為AI電功轉熱比例，PAI為AI負載，Q̇bus為其餘匯流排發熱，Q̇abs,ext 與Q̇ad為外部吸熱及輻射排熱。內部迴路只移動熱量，不增加對外排熱。淨排熱不足時，系統只能在熱容允許期間運算，之後須降載、改姿態、暫存或轉交任務。
（1）
Ceq·dT/dt =Q̇gen+ Q̇abs,ext – Q̇rad
Q̇gen = ηh PAI + Q̇bus ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》479期，更多資料請見下方附檔。