邊緣人不只人緣差，免疫系統也差？

本文與 高柏科技 合作，泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達（NVIDIA）、Google、微軟，甚至是 Meta 的存在，究竟是什麼？答案或許並非更強大的 AI，也不是更高速的晶片，而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初，搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機，傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題，但這場「科技 vs. 熱」的對決，才剛剛開始。 

不僅僅是輝達，微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中，希望藉由洋流降溫；而更激進的做法，則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中，來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

但這些方法真的有效嗎？安全嗎？從大型數據中心到你手上的手機，散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技，一同看看如何用科學破解這場高溫危機！

運算=發熱？為何電腦必然會發熱？

這並非新問題，1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時，就提出了「蘭道爾原理」（Landauer Principle），他根據熱力學提出，當進行計算或訊息處理時，即便是理論上最有效率的電腦，還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失，系統的熵就會上升，而隨著熵的增加，也會產生熱能。

換句話說，當計算是不可逆的時候，就像產品無法回收再利用，而是進到垃圾場燒掉一樣，會產生許多廢熱。

要解決問題，得用科學方法。在一個系統中，我們通常以「熱設計功耗」（TDP，Thermal Design Power）來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說，TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量，通常以瓦特（W）為單位。也就是說，TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP，例如AMD的CPU 9950X，TDP是170W，GeForce RTX 5090則高達575W，伺服器用的晶片，則可能動輒千瓦以上。

散熱不僅是AI伺服器的問題，電動車、儲能設備、甚至低軌衛星，都需要高效散熱技術，這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料（TIM）」：提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡，散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料，而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中，晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合，表面多少會有細微間隙，而這些縫隙如果藏了空氣，就會變成「隔熱層」，阻礙熱傳導。

為了解決這個問題，需要一種關鍵材料，導熱介面材料（TIM，Thermal Interface Material）。它的任務就是填補這些縫隙，讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」，即使主線有再多車道，如果匝道堵住了，車流還是無法順利進入高速公路。同樣地，如果 TIM 的導熱效果不好，熱量就會卡在晶片與散熱片之間，導致散熱效率下降。

那麼，要怎麼提升 TIM 的效能呢？很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁，若要更高效的散熱材料，則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成：高導熱粉末（如金屬或陶瓷粉末）與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好，盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了，受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸，高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後，會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題，高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」，說是凝膠，但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄，比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK，到這裡，「匝道」的問題解決了，接下來的問題是：這條散熱高速公路該怎麼設計？你會選擇氣冷、水冷，還是更先進的浸沒式散熱呢？

液冷與 3D VC 散熱技術：未來高效散熱方案解析

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量，也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限，因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷，熱量在經過 TIM 後進入水冷頭，水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好，且增加的體積不大。唯一需要注意的是，萬一元件損壞，可能會因為漏液而損害其他元件，且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮，可以考慮另一種方案，「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義，就是把均溫板層層疊起來，變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板，原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」，直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中，會放入容易汽化的工作流體，當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化，當熱量被帶走，汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法，最大的特點是：導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻，不會有熱都聚集在入口（熱源處）的情況，能更有效降溫。

整個 3DVC 的設計，是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯，能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC，就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是，工作流體移動的過程經過設計，因此不用插電，成本僅有水冷的十分之一。但相對的，因為是被動式散熱，其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC，高柏科技一直致力於不斷創新，並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積，高柏科技開發了6項專利技術，涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後，均溫板不僅保有高導熱性，還增強了結構強度，顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步，有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術，將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中，許多冷卻液會選擇沸點較低的物質，因此就像均溫板一樣，可以透過汽化來吸收掉大量的熱，形成泡泡向上浮，達到快速散熱的效果。

然而，因為水會導電，因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些，但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時，很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS，這是一種永久污染物，會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液，例如礦物油、其他油品，又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

另外，把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等，都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證，相信很快就能推出更強大的散熱模組。

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《敏感地帶的反覆膿腫、發炎、異味，原來是「化膿性汗腺炎」》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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化膿性汗腺炎（hidradenitis suppurativa）是一種慢性發炎性皮膚病，讓位在腋窩、腹股溝、肛門周圍、會陰部和乳房下方的皮膚出現膿腫、位在深處的結節、與一道道纖維化的疤痕，這些反覆的發炎、氣味、和外觀惡化常常會讓患者身心俱疲。

化膿性汗腺炎的樣貌

化膿性汗腺炎的女性患者較多，多數年紀界在青春期過後到四十歲以前，以二十幾歲的年輕人為大宗。化膿性汗腺炎發作的位置屬於容易摩擦的皮膚處，包括腋下、腹股溝、會陰部、下腹、及臀部等處。

剛開始，患者可能會在腋下、腹股溝、或下腹部出現一些黑頭粉刺般的小隆起，接著出現單顆或多顆類似大顆痘痘或台語說「釘子」的深處結節，這些疼痛隆起處有些變大的時候會破掉，流出帶有異味的分泌物。患者會發現這些深處結節好的很慢，很難修復，並常常反覆發作，範圍可能愈來愈大，以至於皮膚下方出現纖維化的疤痕組織與連通的通道，皮膚的開口還會持續流出一些分泌物。因為這些症狀總是反覆發作，又是出現在一些較敏感的部位，對個人的生活品質與心情打擊很大。

罹患化膿性汗腺炎的起因

看到化膿性汗腺炎的皮膚發紅、深處膿腫、與帶有異味的分泌物時，很多人會以為這是感染引起的。然而，這個病本身並不是先因為感染，也不是因為個人清潔習慣不好而引起。

化膿性汗腺炎起因於毛囊、皮脂腺、和頂漿腺的阻塞，當閉塞毛囊的角質蛋白溢出到周圍真皮時，會引發周圍的一連串淋巴組織發炎、結構破壞，以致於出現纖維化的疤痕與皮膚下方的通道等問題。

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「有位 30 多歲的上班族，從念大學的時候便發現腋下常會冒出幾顆痘痘，不但會痛，還會流膿。」高雄醫學大學附設中和紀念醫院皮膚科林聖堯醫師指出，「每次發作時，患者會接受藥物治療，症狀雖然有改善，但經過一段時間後，又會冒出來。由於反覆發炎、化膿，患者腋下形成許多疤痕，攣縮的疤痕甚至讓他無法抬高手臂，也不能繼續打籃球。」

後來患者的鼠蹊部也反覆出現膿腫，皮膚上布滿坑坑洞洞，且持續流出膿液。在診斷化膿性汗腺炎後，患者嘗試過多種治療，但是效果皆不理想。考量疾病已嚴重影響患者的日常生活，醫師便嘗試例使用生物製劑進一步治療。所幸，接受生物製劑治療後，患者的症狀快速緩解，生活品質大幅改善。

化膿性汗腺炎（HS，Hidradenitis suppurativa）與免疫系統失調有關，是全身性的發炎疾病。患者的皮膚上會出現一些疼痛的腫塊或結節，可能會破掉、流膿。在反覆發作後，皮膚會變得坑坑洞洞、形成疤痕。

化膿性汗腺炎不會傳染，也與個人衛生習慣無關。化膿性汗腺炎常出現在腋下、大腿內側、乳房下方、腹股溝、臀部、後頸等皮膚皺摺處。有些患者會出現在單側，有些則是雙側都有。

若在典型部位出現慢性且反覆發作的典型病灶（六個月內復發 2 次以上），便要將化膿性汗腺炎納入考量。

潮濕悶熱的夏季，總是讓患者非常不舒服。汗水會刺激皮膚，可能造成搔癢、疼痛、甚至感染。由於皮膚有膿腫、分泌物、異味，患者的生活、工作、社交都受到嚴重的影響。

「化膿性汗腺炎患者在運動、走路的時候，膿腫可能突然爆掉，流出膿水，非常困擾，苦不堪言。」林醫師說，「患者可能在十幾歲就出現症狀，一開始的症狀較輕微，常被當成痘痘，不過也有部分患者很快進展為中重度化膿性汗腺炎。所以我們會希望透過宣導讓大家提早認知到化膿性汗腺炎這個疾病，才能及早因應。如果等到演變成中重度，就相當難收拾。」

化膿性汗腺炎不只皮膚出問題

除了皮膚反覆感染、化膿之外，化膿性汗腺炎與許多共病症有關連性，包括糖尿病、心血管疾病、代謝症候群、甲狀腺疾病、脊椎關節炎、發炎性腸道疾病和精神疾病。因此在化膿性汗腺炎的治療照護上也應注意共病症的檢視，並視需要轉介至專科進行追蹤及治療。

化膿性汗腺炎的治療目標是改善患者的生活品質，林醫師說，治療藥物包括抗生素、A酸、生物製劑、免疫調節劑等，希望能夠控制發炎、緩解疼痛、降低復發的機會。必要時也需要利用外科手術清創引流，或處理廔管及疤痕。

生物製劑對化膿性汗腺炎的治療，相較於傳統藥物，可針對特定細胞激素發揮作用，治療機轉較精準，能夠抑制發炎，快速緩解疼痛，改善患者的生活品質。

臺灣皮膚科醫學會化膿性汗腺炎臨床診療共識建議，中重度化膿性汗腺炎患者若接受抗生素等治療達 12 週仍未達到預期效果，應可考慮使用生物製劑治療，改善發炎情況。

除了接受治療之外，日常生活也要特別留意，包括維持健康生活型態、維持理想體重、戒菸、清淡飲食等。建議患者不要泡溫泉，洗澡時也不要用太熱的水。林醫師提醒，如果發現在腋下、鼠蹊、臀部、大腿內側等處反覆出現疼痛的腫塊或結節，請務必至皮膚科就診，才能早期發現、早期治療！

筆記重點整理

1. 化膿性汗腺炎是全身性的發炎疾病，不會傳染，也與個人衛生習慣無關。患者的皮膚上會出現一些疼痛的腫塊或結節，可能會破掉、流膿。在反覆發作後，皮膚會變得坑坑洞洞、形成疤痕。
2. 化膿性汗腺炎常出現在腋下、大腿內側、乳房下方、腹股溝、臀部、後頸等皮膚皺摺處。若在典型部位出現慢性且反覆發作的典型病灶（六個月內復發 2 次以上），便要將化膿性汗腺炎納入考量。
3. 化膿性汗腺炎與許多共病症有關連性，包括糖尿病、心血管疾病、代謝症候群、甲狀腺疾病、脊椎關節炎、發炎性腸道疾病和精神疾病。因此在化膿性汗腺炎的治療照護上也應注意共病症的檢視，並視需要轉介至專科進行追蹤及治療。
4. 化膿性汗腺炎的治療藥物包括抗生素、A 酸、生物製劑、免疫調節劑等，希望能夠控制發炎、緩解疼痛、降低復發的機會。相較於傳統藥物，生物製劑可針對特定細胞激素發揮作用，治療機轉較精準，能夠有效抑制發炎，快速緩解疼痛，大幅改善患者的生活品質。
5. 臺灣化膿性汗腺炎臨床診療共識建議，中重度化膿性汗腺炎患者若接受抗生素等治療達 12 週仍未達到預期效果，應可考慮使用生物製劑治療。醫師會依據患者狀況協助評估是否使用生物製劑，呼籲患者就自身需求與醫師討論合適的治療方案。

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