島嶼上的瑰麗珠寶—球背象鼻蟲

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。

• 本文轉載自特有生物研究保育中心，《自然保育季刊》第 112 期
• 作者 / 陳子浩｜行政院農業委員會特有生物研究保育中心計畫助理）、林彥博｜行政院農業委員會特有生物研究保育中心助理研究員

美不勝收的海天一線及陡峭的懸崖景色可謂是蘇花公路的獨特景觀，為蘇澳至花蓮這段綿長的旅程增添許多風光。蘇花公路為宜蘭縣往來花蓮縣的唯一道路，長久以來蘇花公路落石坍方意外頻傳，加上維修施工不易，促成了蘇花公路改善道路工程 (以下簡稱蘇花改) 的興建。蘇花改除了興建一條能讓民眾安全回家的路之外，也加入了兼具生態永續的觀念，在經過特有生物研究保育中心 (以下簡稱特生中心) 團隊長期的生態監測調查後，我們看見蘇花公路沿線的另一種風貌。垂直落差極大的山林、湍急的溪流、潮濕的林道孕育了許多生命，白晝的鳥曲、夜晚的蟲鳴偶爾搭上山羌粗曠的叫聲，彷彿讓人隨時隨地都處在山林樂團的搖滾區。但各位是不是遺忘了那群極不顯眼、躲躲藏藏的小傢伙？讓我們一起來看看這些角落生物， 蘇花公路沿線的兩棲爬行動物吧！

海天美景下，蛙類的可愛身影

蘇花公路沿線地區，受板塊運動影響形成典型的斷層海岸地形，山勢陡峻溪短流急，以闊葉林、溪流生態系為主，部分適合發展農業的區塊 (如蘇澳、 南澳等)， 有較大的農田生態系，該地區也受強烈的季風影響，降雨頻繁，容易形成許多臨時性水域，如大面積的積水或小型的樹洞積水，而這些多元化的微棲地，提供兩棲類相當豐富的食物資源和棲地選擇。

根據特生中心執行「台 9 線蘇花公路山區路段改善計畫 (蘇澳～東澳、 南澳～和平、 和中～大清水) 施工中暨營運階段指標生物研究計畫」之「兩棲類爬蟲類指標物種研究」子計畫，從 2012 至 2020 年的調查紀錄，該地區有 6 科 20 種原生與 1 種外來種兩棲類，在不同的棲地類型都可發現這些長相可愛的兩棲動物。例如潮濕的闊葉林中下層，以面天樹蛙、莫氏樹蛙、布氏樹蛙、艾氏樹蛙及小雨蛙等蛙種為主；溪流及鄰近的池塘則有太田樹蛙、褐樹蛙、福建大頭蛙、梭德氏赤蛙、斯文豪氏赤蛙及拉都希氏赤蛙等蛙種棲息；農田或灌溉用儲水池等靜水域有澤蛙、長腳赤蛙、貢德氏赤蛙、腹斑蛙、虎皮蛙、黑眶蟾蜍、盤古蟾蜍及中國樹蟾等蛙種利用。

來蘇花改做爬行動物大點名！

這樣多元的生態資源， 同時也孕養了形形色色的爬行動物類群，從住家周遭的高度人為干擾到人煙稀少的原始林環境都能看到牠們的蹤跡。從 2012 至 2020 年的調查結果顯示， 該地原生蜥蜴類有 11 種，包含壁虎科 5 種、蜥蜴科 2 種、飛蜥科 2 種和石龍子科 2 種。常見棲息於樹林、草叢等植物體，如黃口攀蜥或翠斑草蜥等物種。此外有些爬行動物甚至能利用人造物作為棲所，如疣尾蝎虎或麗紋石龍子等。

當地的原生種蛇類至少有 18 種，包括黃頷蛇科 12 種、蝮蛇科 2 種、蝙蝠蛇科 2 種、 鈍頭蛇科 1 種及盲蛇科 1 種，除眼鏡蛇、 雨傘節、赤尾青竹絲、龜殼花、大頭蛇和茶斑蛇等 6 種外， 其他皆為無毒蛇。 說到蛇可能有些人的心理陰影開始逐漸擴大， 在認知不足及不當的文章標題渲染下，人與蛇的衝突及誤會就這樣慢慢加深。 蛇類為生物鏈的高等掠食者，哺乳類、鳥類、兩棲爬行類、魚類和無脊椎生物， 都可能是牠們捕食的對象，同時也代表牠們有一定的能力能抑制鼠患傳播，所以該如何與野生生物共處也是當前人類必須加以關注的重點。

此外， 原生龜鱉類有 4 種， 包括會在潮濕森林底層取食動物屍體、果實、昆蟲或蚯蚓的食蛇龜，偏愛埤塘或草澤等靜水域的柴棺龜，也有偏好棲身於靜水域和流水域的斑龜和中華鱉，牠們以動物屍體、水中生物為主食，由於近年棲地破壞、 人為捕捉的壓力提升，調查到的數量甚少。

涵蓋石龍子和守宮的蜥蜴大家族

蜥蜴類包含蜥蜴、石龍子和守宮，可說是隨處可見，但又往往被人們所忽略。根據種類的不同而有不同的習性及棲所，大部分的人可能對日行性斯文豪氏攀蜥有較深的印象，雄蜥時常出現在森林邊緣的樹木上，為了宣示地盤或威嚇路過的遊客，而展現其鮮豔喉垂顏色並做起伏地挺身的動作。另一種龍蜥屬的成員黃口攀蜥，其外形、行為和棲所與斯文豪氏攀蜥類似，不同的是具有黃色的口腔內膜及外緣鱗，有黑斑的下頷，而且比較偏好棲息於森林遮蔽度較高的環境，夜間常於森林邊緣的植物葉片或枝條上休息。在夜間尋找熟睡的攀蜥時，也能在林緣看到日間活耀於灌叢間的翠斑草蜥匍匐在芒草上休息。由於翠斑草蜥外觀與臺灣草蜥 (Takydromus
formosanus) 甚為相似，在早期被歸為同一物種，直至國立臺灣師範大學林思民與呂光洋教授藉分子證據對其完整的系統分類研究，於 2008 年從臺灣草蜥中再描述發表成兩個新的草蜥物種，分別為鹿野草蜥 (T. luyeanus) 及翠斑草蜥 (T. viridipunctatus)。

麗紋石龍子及印度蜓蜥是相當適應高度人為干擾環境的爬行類。牠們通常駕輕就熟地在路邊草叢、涵洞、水泥裂縫、邊坡等車水馬龍的環境活動，從容地沐浴陽光和自在覓食。石龍子科的成員在受到攻擊時會使用斷尾求生的策略，上述兩種幼蜥的尾巴帶有鮮豔色彩，在斷尾後尾部會持續跳動吸引掠食者的注意，以爭取逃跑或躲藏的時間，提升存活機率。另外，印度蜓蜥是唯一胎生繁殖的原生石龍子物種，在生殖策略上比起其他卵生的物種， 繁殖成功率相對較高。

適應人類活動的疣尾蝎虎、無疣蝎虎和鉛山壁虎也常出現在房舍、屋簷和路燈等地方。牠們會利用腳趾上由細絨毛構成的皮瓣吸附於牆壁、天花板及樑柱等光滑表面，飛簷走壁伺機捕食趨光的昆蟲或求偶交配。由於經常與人類住在同一個屋簷下，相對於其他爬行類，是很容易觀察到的物種，因此鄉間也流傳了不少有關「 善螗 (臺語)」的軼聞。民間常說北部的壁虎不會叫，其實並非如此，分布於臺灣北部的無疣蝎虎並非不會叫，只是與南部的疣尾蝎虎相比，叫聲不太明顯，而原先在南北各占一方的兩物種，因人為的活動逐漸向南北各自擴散，外觀相似的牠們是可以藉由身上的花紋、 疣鱗皮瓣及尾部特徵等外部形態做區別。

接著閲讀：蘇花公路的兩爬生物點點名！（下）——蘇花改特輯（三）

藝神䄂蝶（Heliconius erato）休息的時候總是四五成群。為了要了解原因，科學家在巴拿馬和哥斯大黎加的森林裡，放了上千隻假的袖蝶。這些假蝶的身體是粘土，翅膀是蠟紙，方便科學家計算被鳥攻擊的次數。結果顯示，單獨或者成雙的假蝶，被攻擊的次數是五隻成群的六倍之多！科學家認為，不僅因為五隻成群能分散被攻擊的風險，同時也能讓身上代表「我有毒！別吃我」的警戒訊號更為醒目。研究成果發表於《英國皇家學會期刊B冊》（Proceedings of the Royal Society B）

資料來源：ScienceShot: Why Butterflies Sleep Together [20 March 2012]

相關文章：PanSci: 蝴蝶翅膀擬態背後的超基因調控

文／曾惠芸、林仲平、許嫆雅、黃文山

1878年，生物地理學之父華萊士（Alfred R. Wallace）在他的《熱帶大自然與其他短評》（Tropical Nature and Other Essays）一書中提到，他在菲律賓群島採集時，赫然發現有一類球背象鼻蟲背甲上有著非常亮麗的金屬光澤斑紋；他讚歎這些昆蟲的美麗外表勝過東半球或是全世界其他的美麗物種。40年後，對台灣生物地理學有卓越貢獻的日籍動物學家鹿野忠雄，則依據球背象鼻蟲同時分佈於蘭嶼與菲律賓的證據，提出了新論點：華萊士提出的生物地理線「華萊士線」（Wallace Line，劃開不同生物地理區的一條虛擬線）應向北調整至台灣與蘭嶼之間。

球背象鼻蟲是一群翅鞘癒合、翅膀退化無法飛行的鞘翅目甲蟲，主要分佈於菲律賓、印尼蘇拉威西、新幾內亞等島嶼，喪失飛行能力可能是這些昆蟲能夠在幾千個島嶼上演化出各式各樣斑紋與種類的原因之一。而翅鞘癒合、腹板堅硬等特點，也讓球背象鼻蟲形成非常好的保護殼，使得天敵掠食者不易捕食這類昆蟲。華萊士在他的重要著作《達爾文主義》（Darwinism）一書中，提及有一種蟋蟀Scepastus pachyrhynchoides、許多種類的天牛（Doliops）及其他的象鼻蟲等，都有類似球背象鼻蟲的外形與顏色。因此球背象鼻蟲身上的斑紋一直被認為是一種警戒色，用來警告掠食者牠不好吃，以降低被捕食的機率。而生物身上鮮豔的顏色也可使掠食者快速學會辨識那些獵物不好吃，避免浪費精力在不能吃的獵物身上。然而球背象鼻蟲身上的斑紋到底是不是一種警戒色，至今仍只是推論，並沒有實驗數據驗證。

蘭嶼與綠島的球背象鼻蟲中，以小圓斑球背象鼻蟲（Pachyrhynchus tobafolius）及碎斑球背象鼻蟲（Kashotonus multipunctatus）最為常見，其中小圓斑球背象鼻蟲以落尾麻（Pipturus arborescens）等蕁麻科植物的葉片為食，而僅分佈於綠島的碎斑球背象鼻蟲則很容易在稜果榕（Ficus septica）、草海桐（Scaevola taccada）上發現。

台灣、蘭嶼與綠島最常見的蜥蜴種類之一是斯文豪氏攀蜥（Japalura swinhonis），我們在蘭嶼與綠島的野外觀察中，經常可以發現斯文豪氏攀蜥與球背象鼻蟲在棲地中同時出現，或甚至棲息在同一棵植株上，斯文豪氏攀蜥是以昆蟲為主食的掠食者，但是對於經常出現在牠們周遭的球背象鼻蟲卻無動於衷。是否球背象鼻蟲身上的斑紋對斯文豪氏攀蜥而言是一種警戒色訊號，告訴攀蜥：「我不是好吃的獵物」呢？

為了測試斯文豪氏攀蜥是否能夠辨識球背象鼻蟲身上的斑紋，我們把球背象鼻蟲身上的斑紋以顏料掩蓋，比較蘭嶼與綠島的斯文豪氏攀蜥對於有、無斑紋的球背象鼻蟲有何反應，我們發現攀蜥對於有斑紋的球背象鼻蟲興致缺缺，對於出現在周圍的象鼻蟲的反應僅是「看看」而已。但當攀蜥見到全身沒有斑紋的黑色球背象鼻蟲時，大部份會試圖捕食，但是多數在咬了之後並沒有辦法咬碎而吃下牠們，最後只好放棄，可能是象鼻蟲真的太硬了！

延伸閱讀

• 蜘蛛居然也會造假？
• 科羅拉多金花蟲特殊的黏著力
• 《帶著孩子玩自然》：親子同遊生態熱點 必備參考實戰經驗

本文原刊於《科學人》2014年第150期8月號