隨著生成式人工智慧、雲端運算與大數據分析的蓬勃發展，全球資料中心正面臨前所未有的算力挑戰與能源消耗危機。散熱與熱管理已從過去的附屬硬體規格，一躍成為決定運算效能、節能減碳乃至於企業競爭力的最核心關鍵。
根據智慧局（TIPO）最新《資料中心關鍵零組件之專利趨勢分析》報告，大數據解密過去十年全球8449件散熱專利的科技肉搏戰。報告揭示，散熱專利近十年複合成長率高達17%，更在2022年AI爆發期單年衝破千件大關。技術板塊已發生歷史性位移，間接液冷技術早在2018年就正式超越傳統氣冷，以45%占比成為當今絕對主流。而技術門檻極高的浸沒式冷卻技術，則展現高達32%的複合成長率，被視為對抗超高功耗晶片的明日之星。在這場由中國浪潮集團與美國科技巨頭高度壟斷的高階散熱軍備競賽中，台灣展現了強悍的底蘊。英業達、鴻海與廣達成功挺進全球前二十大專利權人榜單，證明台灣供應鏈正積極從製造代工華麗轉型為專利技術的規格制定者。
十年專利複合成長率達17%，AI引爆第四階段躍進
根據TIPO報告[1]顯示，2015年至2024年間全球資料中心散熱及熱管理領域共計產出8,449件專利家族案[2]，近十年的專利數量複合年增率高達驚人的17%，凸顯出該領域在全球科技研發版圖中持續升溫的重中之重地位。報告將這十年的技術演進與市場脈動精準劃分為四個截然不同的發展階段。在2016至2018年的穩步萌芽期，雲端基礎設施正處於擴張初期，散熱專利數量由392件穩步成長至550件，年增率落在2%至26%的健康區間，產業主要聚焦於傳統散熱架構的優化。到了2019年則進入重整步伐的停滯期，受到當時中美貿易戰白熱化以及全球供應鏈劇烈轉移影響，導致該年度專利申請數回落至528件，年增率首度呈現負成長。
隨後在2020至2021年邁入雲端驅動的明顯成長期，隨著新冠疫情帶動遠距辦公與宅經濟，爆炸性的雲端運算需求帶動散熱專利數量飆升。至2021年專利數增至775件，其中2020年的年增率更創下近十年最高的47%。最具顛覆性的第四階段則是2022至2024年的AI爆發成長期，由生成式大型語言模型掀起的狂潮導致高階AI伺服器需求呈現指數型噴發，單一機櫃功耗屢創新高。報告指出，2022年散熱專利單年首度突破千件大關達1,149件，而至2024年更瘋狂攀升至1,878件，此階段年增率穩定維持在27%至32%的高水位，宣告散熱革命正式成為科技業最火熱的戰場。
中國領跑佔據五成版圖，技術高度集中於機殼與晶片解熱
在國家與地區的專利競爭力版圖方面，中國展現了龐大的申請動能，以占比高達53%的絕對優勢居冠，其中發明專利3942件占34%，新型專利2245件占19%，近十年複合年增率高達25%。美國作為全球科技創新的發源地以22%的占比穩居亞軍，複合年增率維持在穩健的11%。其餘關鍵專利局依序為世界智慧財產組織占8%、日本占6%、歐洲專利局占5%、台灣占3%及韓國占3%。若從國際專利分類號深入剖析，會發現技術呈現高度集中的寡占態勢。「電氣設備外殼或結構」與「電子數位資料處理之零部件」兩大類別包攬了絕大多數專利。其中前者類別占比高達65%共6717件，進一步細分主要集中於「電氣設備通用的結構零部件」（H05K0007）占總體57%、達5,979件；而後者類別則占35%共3695件，主攻「電子數位資料處理之監控」（G06F0001）占總體30%、達3155件。從專利數據反映出目前研發主力皆圍繞在設備機殼的物理結構散熱設計，與運算核心零組件的直接散熱處理。
伺服器散熱技術轉型趨勢
資料中心散熱技術可進一步拆解為三大應用領域。「伺服器散熱」為最大宗應用，專利數高達7546件佔據整體報告的89%。其專利量從2015年的322件一路狂飆至2024年的1640件，複合年增率約為18%。「空調及冷熱通道」則是穩健成長的基礎建設，專利數為679件占比約8%，從2015年的52件增至2024年的132件，複合年增率約10%。「溫度控制方法」則是極具潛力的智慧化軟實力，專利數僅224件占比3%，卻從2015年的12件激增至2024年的106件，複合年增率高達24%，顯示業界正積極透過AI演算法與智慧軟體達成動態熱管理。
在伺服器散熱方式的技術轉型趨勢上，「間接冷－液相技術」（如冷卻液分配單元）已成為當今絕對主流，專利數達3,371件占45%，複合年增率達22%。報告特別指出該技術早於2018年便正式超越傳統氣冷，標誌著產業實質進入液冷時代。相對之下，傳統，「氣冷」專利數已落居第二為2175件占29%，複合年增率僅約7%。「間接冷－相變位」居第三，專利數1246件占16%。值得注意的是，「浸沒冷－液相」的單相浸沒式展現驚人爆發力，專利數531件占7%，從2015年的18件暴增至2024年的189件；而技術門檻最高的「浸沒冷－相變」，雖然專利數僅223件占3%，但從2015年的5件狂飆至2024年的80件成長達16倍，複合年增率高達32%，被視為未來對抗超限功耗AI晶片的終極武器。
企業巨頭壟斷高階技術，產學合作亟待突圍
從創新主體的版圖來看，企業在資料中心散熱領域佔據了無可撼動的主導地位，共持有7,546件專利占比高達89%，複合年增率約18%。在技術門檻與資金需求極高的浸沒液冷領域，企業的壟斷程度更高達92%，顯示高階散熱已成為科技巨頭的軍備競賽。學校及研究機構位居第二，持有548件專利占比約6%，在間接液冷相變的專利占比達11%，在浸沒液冷相變占比達8%，積極為產業界突破物理極限提供理論與實驗基礎。然而個人發明者與跨機構合作則面臨邊緣化，個人發明者計有311件且數量逐年微降，跨機構的合作專利更僅有42件占比約1%，說明目前各大廠皆將散熱技術視為最高機密的商業武器。
全球前二十大巨頭揭密：台灣三強強勢入榜
全球前二十大申請人共掌握了2,694件專利，獨佔全球專利總數的32%。美國挾其強大的科技生態系優勢共有8家企業入榜占總榜單40%，中國緊追在後以6家企業佔據30%，台灣展現強悍的硬體代工與設計底蘊有3家企業光榮入榜占15%，日本與歐洲則分別占10%與5%。在總量排名上，中國的浪潮集團以691件專利展現壓倒性優勢堪稱專利王，百度集團以276件位居第二，日本富士通以178件穩居第三，美國的IBM與戴爾分別以176件與160件緊隨其後。台灣企業表現極為亮眼，英業達以111件專利強勢挺進前列，鴻海科技集團以107件緊跟在後，廣達電腦亦以90件名列前茅，證明了台灣企業正積極從製造代工轉型為散熱專利技術的制定者。
各大廠在應用領域與技術偏好上存在戰略分歧。多數頂尖大廠已將研發重心全面轉向液冷技術，但DELL與台灣的廣達電腦在其專利庫中氣冷專利的比例仍大於液冷，顯示其在傳統伺服器市場仍具備極強的優化能力與市占率考量。浪潮集團在伺服器的五個散熱子領域皆為絕對領先者，百度集團則展現出全面押注液冷的姿態。在跨國佈局策略上，中國巨頭的專利高度集中於本土，防禦意味濃厚；而美國、日本、台灣及歐洲的頂尖申請人皆採取了積極的多邊佈局策略。
進一步分析台灣進入全球前二十大散熱專利權人榜單的三巨頭廠商，會發現專利研發重心與跨國佈局策略截然不同。
英業達：
英業達以111件專利總量穩居入榜台廠之冠，其技術量能在2022年後呈現顯著爆發。從技術偏好來看，英業達將重兵集結於前瞻液冷領域，不僅在伺服器間接液冷液相散熱主題握有56件專利，名列數量領先的前五大申請人，更在技術門檻極高的浸沒液冷相變散熱搶下8件專利躋身全球前六強，展現出對於下一代高階AI伺服器解熱商機的強烈企圖心。
鴻海：
鴻海科技集團握有107件專利，其戰略亮點在於跨足台、美、中三個地區的全球化佈局，並將技術焦點延伸至資料中心整體基礎建設。鴻海在空調與冷熱通道技術持有19件專利並位列全球前五，顯示其企圖通吃大型資料中心解決方案的野心。同時鴻海在伺服器浸沒液冷液相散熱也以12件專利名列前茅，佔其總專利比例高達14%位居第一，展現軟硬兼施的全方位佈局。
廣達：
廣達則以90件專利展現無與倫比的國際市場視野，是榜單中專利佈局最廣泛的企業，足跡橫跨高達五個國家與地區。最值得注意的是，在全球大廠全面押注液冷技術的趨勢下，廣達的氣冷專利比例高達57%，大於其液冷散熱佔比，並在伺服器氣冷散熱主題以50件專利名列全球前五。這項罕見的戰略分歧，證明廣達在傳統伺服器市場仍具備極強的優化能力與市占率考量，透過穩固氣冷基本盤來支撐其廣闊的全球大航海版圖。
液冷技術未來仍為散熱焦點
從資料中心散熱及熱管理領域的專利數據，揭示AI時代的算力本質上就是一場散熱之戰。歷經疫情與生成式AI的雙重催化，散熱技術已徹底擺脫傳統的機殼風扇思維，邁入液相、相變甚至浸沒式的高科技領域。在未來布局領域方面，伺服器散熱仍為核心焦點，其中液冷技術，特別是間接液冷－液相專利數量最高，建議持續加強研發與應用；氣冷技術雖已逐步被液冷取代，但因成熟度高且成本相對低廉，仍具策略性價值；空調與冷熱通道、溫度控制方法等領域亦值得關注，預期將逐步成為產業競爭的新焦點。
AI伺服器的散熱戰場目前已經徹底洗牌，台灣企業憑藉強大的硬體代工底蘊與製造基礎，由英業達、鴻海與廣達順利搶下全球前二十大專利的關鍵席位。面對未來十年產值高達數千億美元的散熱市場，台灣各界應進一步強化產學合作，共同迎接下一個零碳排與高算力的AI運算新紀元。
備註：
[1] 2026/1/2，智慧局「資料中心關鍵零組件之專利趨勢分析」。
[2]根據智慧局（TIPO）《資料中心關鍵零組件之專利趨勢分析》透過Derwent Innovation及全球專利檢索系統，分析2015至2024年十年間公開的8449件專利家族案，技術主題精準劃分為資料中心散熱及熱管理兩大核心領域，涵蓋空調系統與冷熱通道配置、伺服器機櫃設計以及智慧化溫度控制方法。
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