如何讓「蘇丹紅鴨蛋」或「芬普尼雞蛋」不再出現：談化學物質管理的秘訣撇步

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。

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局之推動化學物質綠色生活知識教育平臺計畫企劃，泛科學執行

• 文/ 簡鈺璇

生活在現代社會的我們，食衣住行都離不開化學工業的產物。從隨手可得的塑膠餐具、防水防風的戶外衣物，到頭昏腦熱時一把吞下的成藥，便利的現代生活讓我們已經無法離開化學工業的產品。但是，這樣的生活也並非全無風險，化學物質未經妥善處理造成的毒化災事件，就曾經造成人類歷史上極大的災害。

1984 年 12 月 3 日凌晨，印度博帕爾市的農藥工廠發生大量「異氰酸甲酯」洩漏的災難，引發了嚴重的後果。此一災難造成 2.5 萬人直接致死， 55 萬人間接致死，另外有 20 萬人永久傷殘。當地居民的罹癌率與兒童夭折率至今仍然比印度其他城市來得高。印度博帕爾災難是人類歷史上最嚴重的工業化學意外，影響的後果也相當深遠。

更近期的類似案例發生在 2015 年 8 月 12 日於中國天津，儲存有約 40 種危險化學品的倉庫發生爆炸，據官方統計共有 165 人罹難、 8 人失蹤、 798 人受傷， 16 所學校受損，為中國消防人員死傷最多且後果最慘重的化學危險品事故。

在臺灣其實也不乏一些化學相關工業，過去發生過一些和化學物質有關的意外事件，例如槽車翻覆、工廠失火等等，但幸好發生過的事故都屬小型，且應變處置得宜，未曾發生真正的大型災難。但居安思危，你是否曾經思考過，萬一有相關的事件發生了，該怎麼應變自保呢？

毒化災：和毒性化學物質有關的火災、爆炸、洩漏

環保署依「毒性及關注化學物質管理法」列管的化學物質，現在有 340 種，這些物質運作發生火災、爆炸及洩漏意外事故，就稱為「毒化災」。

而又是哪裡發生毒化災的風險會比較高呢？只要是製造儲存、使用到上述列管化學物質的場所皆有可能，風險還要視化學物質的種類、數量、劑量而定。舉例來說，過往中國石油化學廠及李長榮化工廠就發生過「環己烷」外洩，而引發火災的事故；而 2017 年雲林麥寮大連化工也曾發生「醋酸乙烯酯」外洩意外；但幸好均未造成嚴重的後果。

小知識：「毒化災」與「化學災害」屬於不同的範疇與主管機關。「毒化災」專指牽涉到「毒性及關注化學物質管理法」列管的化學物質的事故，行政院環境保護署依法為毒性化學物質災害防救業務主管機關。而「化學災害」則主要由各地防救災機關處理，環保署設立的「環境事故諮詢中心」與現場的技術小組協助提供處理建議及支援。

詳見：

化學災害的幕後英雄：化學技術特工出動！（上）

化學災害的幕後英雄：化學技術特工出動！（下）

臺灣人口密集，許多人的活動範圍可能離石化廠、小型工廠只有幾步之遙，視線往上抬就可見石化廠的大煙囪。除了石化廠周圍處於高風險區外，農藥合成及電鍍工廠，甚至於大學校院的實驗室，都是有可能是列管毒化物的運作場所。現今的法規對於毒化物有相當嚴格的控管，需於運作前申報資料取得核可，包裝容器及運作場所也會有規定的標示事項；另外，毒化物的運作及其釋放量也應製作紀錄、定期申報。經過這樣層層的控管，方能儘可能的將發生事故的可能性降到最低。

另外，對於風險較高的場所，環保署也進行了整理列管，相關細節請詳見「列管污染源資料查詢系統」。在進階查詢區勾選「毒性化學物質」，並輸入想瞭解的區域，就能取得有使用列管毒物的工廠的相關資訊。當有任何事故如火災、洩漏或爆炸不幸發生時，也可藉此瞭解可能接觸的化學物質種類。

真的發生了該怎麼辦？注意災防警告、即時通報

毒化事故的發生通常不會無聲無息，我們可藉由「望、聞、聽」來察覺事故的發生：當看見低層的天空出現橘色、綠色或紅色雲霧，或有大批動物死亡或植物枯萎的現象；聞到非預期的味道，像是刺鼻味、大蒜味、濃郁的花果香，甚至出現噁心、呼吸困難的狀況；聽到瞬間的爆炸聲伴隨刺鼻的氣體，這些都是疑似相關事故正在發生的線索。

另外，臺灣已經啟用了災防告警系統 (Public Warning System, PWS)，這套系統當然不只用於地震，只要區域有可能發生或已發生災害區域，主管機關就可以透過基地臺，以廣播方式將訊息傳送給區域內 4G 用戶的手機，讓大家儘早離災、避災。

另外，任何毒化物事故都會啟動相關的災害應變機制，若災害事故現場有相關危害性化學物質運作，消防救災單位也會通報環保署的「環境事故專業諮詢中心」，提供專業諮詢與技術協助。

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面對毒化災：即時通報與減少暴露！

毒化災害的形式多元，也容易伴隨火災或爆炸，一旦毒化災害發生，我們應掌握「即時通報」和「減少暴露」等要點。通報方式分為兩類：

1. 事故現場附近有發生煙霧、火災的狀況→聯絡「119」。
2. 沒有發生火災，出現疑似化學物質洩漏，如有奇怪的鐵桶、容器、空氣中有刺激味道、可疑的粉末、液體→聯絡「環保局陳情專線」（0800-066-666）。

 進行事故通報時，儘量清楚說明人、事、時、地、物，以便權責單位做狀況控制。

「減少暴露」則採取跟燒燙傷急救口訣相似的「衝、脫、泡、蓋、送」五個步驟，來自我保護：

1. 「衝」：此「衝」非彼「沖」，指的是趕快衝離毒化災現場的意思，以濕布掩住口鼻，以雨衣、陽傘、外套等遮蔽身體。
2. 「脫」：到達安全區域後脫去外衣、遮蔽物，並將外衣以塑膠袋密封，減少接觸毒性化學物質的時間，以降低風險。
3. 「泡」：懷疑皮膚沾染到毒性化學物質時，可以先用市售漂白水稀釋10倍後浸泡10分鐘，再以鹼性肥皂或清水洗淨，進行簡易的除污消毒。
4. 「蓋」：蓋上乾淨衣物。
5. 「送」：立即送醫或就醫。

此外，聽從救災人員指示，採取疏散或居家掩蔽的措施，如果是離家疏散，則離開前必須先關緊門窗，熄滅火源；如果是居家掩護，則將關閉門窗，冷氣改為室內循環，若不放心也可用膠布將門窗縫隙封上。

目前在毒化災現場 90% 的中毒事件都是吸入引起的，化學物質進入肺泡後，有的化學物質可溶於血液中，進而導致頭昏、噁心和呼吸困難，嚴重會有肺水腫的狀況；有的則會由咽喉進入腸胃系統。

如果及時離開毒化災害的現場，身體沒有不舒服，還需要送醫檢查嗎？其實只要你曾暴露在毒化物中，建議都就醫檢查，因為毒化物視毒性、暴露量和延遲性，對身體會有不同的危害。

在臺灣，過去並不曾面臨過大型的毒化災難，也希望未來不會有憾事發生。平時保持警覺，留意相關災害的線索，災害發生後即時通報，督促相關單位遵循法規正確的處理毒化物，牢記降低風險的守則，就是讓我們未來免於毒化災的最好辦法。

參考資料

1. 東森新聞——國道3號林邊交流道　化學槽車翻覆「駕駛一度受困」
2. 聯合報——高市林園化工廠疑氣體外洩引發失火 警消現場警戒
3. 環保署列管污染源資料查詢系統
4. 翻開覆蓋的陷阱卡：健康的隱形殺手「石綿」
5. 環保署土壤及地下水污染整治網-國內污染場址查詢系統
6. 行政院環保署化學局全民防災教育及宣導事項
7. 行政院環保署毒災防救管理資訊系統——毒物化學物質災害體系與通報方式（影片）
8. 鄭世輝、洪怡岳、徐啟銘，印度波帕 (Bhopal) 事件十五年後之探討，中國化學工程學會會刊。
9. 「災害防救法」
10. 毒性化學物質災害防救業務計畫

＊文章內容感謝行政院環境保護署毒物及化學物質局環境事故諮詢中心接受訪問，並提供相關資料及照片。

本文由行政院環境保護署毒物及化學物質局之推動化學物質綠色生活知識教育平臺計畫企劃，泛科學執行