随着生成式人工智能、云端运算与大数据分析的蓬勃发展，全球数据中心正面临前所未有的算力挑战与能源消耗危机。散热与热管理已从过去的附属硬件规格，一跃成为决定运算效能、节能减碳乃至于企业竞争力的最核心关键。
根据台湾地区智慧财产局（TIPO）最新《数据中心关键零组件之专利趋势分析》报告[1]，大数据解密过去十年全球8449件散热专利的科技肉搏战[2]。报告揭示，散热专利近十年复合成长率高达17%，更在2022年AI爆发期单年冲破千件大关。技术板块已发生历史性位移，间接液冷技术早在2018年就正式超越传统气冷，以45%占比成为当今绝对主流。而技术门坎极高的浸没式冷却技术，则展现高达32%的复合成长率，被视为对抗超高功耗芯片的明日之星。
十年专利复合成长率达17%，AI引爆第四阶段跃进
根据TIPO报告数据显示，2015年至2024年间全球数据中心散热及热管理领域共计产出8,449件专利家族案，近十年的专利数量复合年增率高达惊人的17%，凸显出该领域在全球科技研发版图中持续升温的重中之重地位。报告将这十年的技术演进与市场脉动精准划分为四个截然不同的发展阶段。在2016至2018年的稳步萌芽期，云端基础设施正处于扩张初期，散热专利数量由392件稳步成长至550件，年增率落在2%至26%的健康区间，产业主要聚焦于传统散热架构的优化。到了2019年则进入重整步伐的停滞期，受到当时中美贸易战白热化以及全球供应链剧烈转移影响，导致该年度专利申请数回落至528件，年增率首度呈现负成长。
随后在2020至2021年迈入云端驱动的明显成长期，随着新冠疫情带动远距办公与宅经济，爆炸性的云端运算需求带动散热专利数量飙升。至2021年专利数增至775件，其中2020年的年增率更创下近十年最高的47%。最具颠覆性的第四阶段则是2022至2024年的AI爆发成长期，由生成式大型语言模型掀起的狂潮导致高阶AI服务器需求呈现指数型喷发，单一机柜功耗屡创新高。报告指出，2022年散热专利单年首度突破千件大关达1,149件，而至2024年更疯狂攀升至1,878件，此阶段年增率稳定维持在27%至32%的高水位，宣告散热革命正式成为科技业最火热的战场。
中国领跑占据五成版图，技术高度集中于机壳与芯片散热
在国家与地区的专利竞争力版图方面，中国展现了庞大的申请动能，以占比高达53%的绝对优势居冠，其中发明专利3942件占34%，新型专利2245件占19%，近十年复合年增率高达25%。美国作为全球科技创新的发源地以22%的占比稳居亚军，复合年增率维持在稳健的11%。其余关键专利局依序为世界智能财产组织占8%、日本占6%、欧洲专利局占5%、台湾地区占3%及韩国占3%。若从国际专利分类号深入剖析，会发现技术呈现高度集中的寡占态势。「电气设备外壳或结构」与「电子数字数据处理之零部件」两大类别包揽了绝大多数专利。其中前者类别占比高达65%共6717件，进一步细分主要集中于「电气设备通用的结构零部件」（H05K0007）占总体57%、达5,979件；而后者类别则占35%共3695件，主攻「电子数字数据处理之监控」（G06F0001）占总体30%、达3155件。从专利数据反映出目前研发主力皆围绕在设备机壳的物理结构散热设计，与运算核心零组件的直接散热处理。
服务器散热技术转型趋势
数据中心散热技术可进一步拆解为三大应用领域。「服务器散热」为最大宗应用，专利数高达7546件占据整体报告的89%。其专利量从2015年的322件一路狂飙至2024年的1640件，复合年增率约为18%。「空调及冷热通道」则是稳健成长的基础建设，专利数为679件占比约8%，从2015年的52件增至2024年的132件，复合年增率约10%。「温度控制方法」则是极具潜力的智慧化软实力，专利数仅224件占比3%，却从2015年的12件激增至2024年的106件，复合年增率高达24%，显示业界正积极透过AI算法与智能软件达成动态热管理。
在服务器散热方式的技术转型趋势上，「间接冷－液相技术」（如冷却液分配单元）已成为当今绝对主流，专利数达3,371件占45%，复合年增率达22%。报告特别指出该技术早于2018年便正式超越传统气冷，标志着产业实质进入液冷时代。相对之下，传统，「气冷」专利数已落居第二为2175件占29%，复合年增率仅约7%。「间接冷－相变位」居第三，专利数1246件占16%。值得注意的是，「浸没冷－液相」的单相浸没式展现惊人爆发力，专利数531件占7%，从2015年的18件暴增至2024年的189件；而技术门坎最高的「浸没冷－相变」，虽然专利数仅223件占3%，但从2015年的5件狂飙至2024年的80件成长达16倍，复合年增率高达32%，被视为未来对抗超限功耗AI芯片的终极武器。
企业巨头垄断高阶技术，产学合作亟待突围
从创新主体的版图来看，企业在数据中心散热领域占据了无可撼动的主导地位，共持有7,546件专利占比高达89%，复合年增率约18%。在技术门坎与资金需求极高的浸没液冷领域，企业的垄断程度更高达92%，显示高阶散热已成为科技巨头的军备竞赛。学校及研究机构位居第二，持有548件专利占比约6%，在间接液冷相变的专利占比达11%，在浸没液冷相变占比达8%，积极为产业界突破物理极限提供理论与实验基础。然而个人发明者与跨机构合作则面临边缘化，个人发明者计有311件且数量逐年微降，跨机构的合作专利更仅有42件占比约1%，说明目前各大厂皆将散热技术视为最高机密的商业武器。
全球前二十大巨头揭密：浪潮夺冠，中国企业强势入榜
全球前二十大申请人共掌握了2,694件专利，独占全球专利总数的32%。美国挟其强大的科技生态系优势共有8家企业入榜占总榜单40%，中国紧追在后以6家企业占据30%，台湾地区展现强悍的硬件代工与设计底蕴有3家企业光荣入榜占15%，日本与欧洲则分别占10%与5%。在总量排名上，中国的浪潮集团以691件专利展现压倒性优势堪称专利王，百度集团以276件位居第二，日本富士通以178件稳居第三，美国的IBM与戴尔分别以176件与160件紧随其后。
各大厂在应用领域与技术偏好上存在战略分歧。多数顶尖大厂已将研发重心全面转向液冷技术，但DELL与台湾地区的广达计算机在其专利库中气冷专利的比例仍大于液冷，显示其在传统服务器市场仍具备极强的优化能力与市占率考虑。浪潮集团在服务器的五个散热子领域皆为绝对领先者，百度集团则展现出全面押注液冷的姿态。在跨国布局策略上，中国巨头的专利高度集中于本土，防御意味浓厚；而美国、日本、台湾地区及欧洲的顶尖申请人皆采取了积极的多边布局策略。
进一步分析台湾地区进入全球前二十大散热专利权人榜单的三巨头厂商，会发现专利研发重心与跨国布局策略截然不同。台湾地区企业表现极为亮眼，英业达以111件专利强势挺进前列，鸿海科技集团以107件紧跟在后，广达计算机亦以90件名列前茅，证明了台湾地区企业正积极从制造代工转型为散热专利技术的制定者。
英业达：
英业达以111件专利总量稳居入榜台厂之冠，其技术量能在2022年后呈现显著爆发。从技术偏好来看，英业达将重兵集结于前瞻液冷领域，不仅在服务器间接液冷液相散热主题握有56件专利，名列数量领先的前五大申请人，更在技术门坎极高的浸没液冷相变散热抢下8件专利跻身全球前六强，展现出强攻下一代高阶AI服务器解热商机的强烈企图心。
鸿海：
鸿海科技集团握有107件专利，其战略亮点在于跨足台、美、中三个地区的全球化布局，并将技术焦点延伸至数据中心整体基础建设。鸿海在空调与冷热通道技术持有19件专利并位列全球前五，显示其企图通吃大型数据中心解决方案的野心。同时鸿海在服务器浸没液冷液相散热也以12件专利名列前茅，占其总专利比例高达14%位居第一，展现软硬兼施的全方位布局。
广达：
广达则以90件专利展现无与伦比的国际市场视野，是榜单中专利布局最广泛的企业，足迹横跨高达五个国家与地区。最值得注意的是，在全球大厂全面押注液冷技术的趋势下，广达的气冷专利比例高达57%，大于其液冷散热占比，并在服务器气冷散热主题以50件专利名列全球前五。这项罕见的战略分歧，证明广达在传统服务器市场仍具备极强的优化能力与市占率考虑，透过稳固气冷基本盘来支撑其广阔的全球大航海版图。
液冷技术未来仍为散热焦点
从数据中心散热及热管理领域的专利数据，揭示AI时代的算力本质上就是一场散热之战。历经疫情与生成式AI的双重催化，散热技术已彻底摆脱传统的机壳风扇思维，迈入液相、相变甚至浸没式的高科技领域。在未来布局领域方面，服务器散热仍为核心焦点，其中液冷技术，特别是间接液冷－液相专利数量最高，建议持续加强研发与应用；气冷技术虽已逐步被液冷取代，但因成熟度高且成本相对低廉，仍具策略性价值；空调与冷热信道、温度控制方法等领域亦值得关注，预期将逐步成为产业竞争的新焦点。
备注：
[1] 2026/1/2，台湾地区智慧局「数据中心关键零组件之专利趋势分析」。
[2]根据台湾地区智慧局（TIPO）《数据中心关键零组件之专利趋势分析》透过Derwent Innovation及全球专利检索系统，分析2015至2024年十年间公开的8449件专利家族案，技术主题精准划分为数据中心散热及热管理两大核心领域，涵盖空调系统与冷热信道配置、服务器机柜设计以及智能化温度控制方法。
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