燒毀基地台防堵新冠疫情？科學素養當道下的省思

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。

約莫 30 年前，家庭經濟艱困，這名新加坡華人婦女選擇墮胎。固然有丈夫支持，仍深感愧疚羞恥。術後，她「聽到」誦經，並「看見」床舖上腐屍橫臥。^[1]

症狀再現

2017 年，婦人覺得整週被惡靈騷擾，腎臟切除術（nephrectomy）只得延期。後來在 2018 年的手術期間和之後，她分別接受兩種鴉片類藥物（opioids）止痛，卻導致不由自主的過動症狀。同時，繚繞的梵音與陳列的死屍，再次出現長達一個禮拜。她的腦電波圖及腦部核磁共振結果正常。投以具鎮靜效果的苯二氮平類藥物（benzodiazepines），兩週後外顯症狀消失並出院，但繼續用藥。此外，她術後情緒低落，有輕生的念頭，被診斷為重度憂鬱症（major depressive disorder），因此吃了兩年的選擇性血清素再吸收抑制劑（selective serotonin reuptake inhibitors）。^[1]

自殺防治專線：
 衛生福利部安心專線 1925
 生命線協談專線 1995
 張老師輔導專線 1980

2021 年，雷同的非自主性症狀重現：每日 2、3 回，胸口一股寒氣朝四肢擴散，再轉成刺痛。又哭又笑，尖叫、顫抖，手舞足蹈。幾分鐘至 1 小時下來，發汗疲憊。時年 62 歲的婦人，不禁憂心未來的日子如何是好。^[1]

4天後，在新加坡中央醫院（Singapore General Hospital）的急診室裡，婦人再次發作。肌肉注射一劑抗精神病藥物，沒幾分鐘，她就坐直身子，為自己的行為道歉。然而問診未及 10 分鐘，便再度失控。這回經靜脈打了苯二氮平類藥物，數分鐘內，又恢復鎮靜。^[1]

鑑別診斷

負責診療此婦人的精神科醫師認為，如果一個人著魔般地附體出神（possession trance），就要從心理諮商和心理治療，瞭解壓力來源，並學習調適；倘若罹患恐慌症（panic disorder），則可以再加上投藥。第一線的藥物，正是她之前手術後服用的選擇性血清素再吸收抑制劑，還有苯二氮平類藥物。理論說來簡單，偏偏兩種精神狀態，均會在壓力下的生氣和挫折時被觸發，症狀又有相似之處，診斷可得仔細鑑別。^[1][註]

恐慌症

剛入院時，婦人的生命徵象、血液、腦部斷層掃描、腦電波圖、神經功能；以及外表、情緒、表情、行為、言語、思考和感知等，精神狀態檢查（mental state examination）的項目都正常。不過住院期間，她已被病症折磨到想自盡。婦人告訴醫師，這些異狀起因於惡靈纏身。^[1]

在新加坡，22% 的華裔精神病患，將違常的思維與舉止，歸咎靈異附體：其中 40% 幻聽；32.7% 幻視。所以就是來者自稱能聽天音、見鬼神，精神科醫師想必都如禪佛入定，處變不驚。何況宗教信仰與精神醫學重疊的案例，並非當地獨有。比方說，有個 19 歲的突尼西亞裔義大利女子，描述《可蘭經》裡提到的那種精靈，侵入自己的身心。她被視為罹患恐慌症，施以選擇性血清素再吸收抑制劑，偕同心理諮商和心理治療後，情況便順利改善。^[1]

新加坡中央醫院的精神科醫師，盤點著婦人的症狀：流汗、顫抖、發寒、胸口不適、感覺異常，以及害怕失控。《精神疾病診斷與統計手冊》第 5 版中，恐慌症全數 13 種症狀，她就有 6 種。雖然墮胎與腎臟切除術的創傷經驗，有機會觸發中邪般的解離症狀；但是婦人意識清醒，未曾浮現其他人格，也無記憶斷片的現象。至於情緒不佳，主要是受到這些經驗的影響，倒不是本來就深陷低潮。換句話說，既非附體出神，也不是伴隨精神病特徵的重度憂鬱症，而是帶有文化特色的恐慌症。^[1]

婦人在對症下藥，且病情穩定後出院。她計劃一邊服藥；一邊尋求民間信仰的傳統諮商。基於文獻指出宗教活動有助預後，醫師亦樂見雙軌並行。^[1]

備註

原個案報告使用的「附體」（possession）和「出神」（trance）二詞，^[1]既有宗教意味；亦可指稱精神醫學中的附體出神障礙（possession trance disorder）。比起該醫師提到的恐慌症，附體出神障礙其實跟解離性身份障礙（dissociative identity disorder），更加相似。^[2]相關案例請見：〈精神個案系列：發瘋、中邪，還是通靈？〉

1. Khoe HCH, Gudi A. (2022) ‘Case Report: An Atypical Presentation of Panic Disorder Masquerading as Possession Trance’. Frontiers in Psychiatry, 12:819375.
2. Pietkiewicz IJ, Kłosińska U, Tomalski R. (2022) ‘Trapped Between Theological and Medical Notions of Possession: A Case of Possession Trance Disorder With a 3-Year Follow-Up’. Frontiers in Psychiatry, 13:891859.

窗外的風景飛逝，火車快速前行。座位上 21 歲的荷蘭女子，突然恐慌發作（panic attack）。5、6 歲時，多次被兄姊鎖在衣櫃裡的恐懼，由這一刻起廣泛延伸：不僅深怕受困車廂和電梯，開車要有人陪，連單獨出門也擔心迷路。^[1]

23 歲那年，她接受理性情緒行為治療（rational emotive behaviour therapy，縮寫REBT），從認知、情緒和行為等層面，改變不合理的想法，可惜成效不彰。^{[1, 2]}後來結了婚，38 歲時孩子出生，她的病情卻惡化，無法專心育養。50 歲的時候，她又嘗試配合眼動脫敏再處理（eye movement desensitisation and reprocessing，簡稱 EMDR）的心理治療。^[1]雖然深入挖掘創傷的根源，但規律的眼球左右運動，沒有減低她的焦慮。^{[1, 3]}

治療目標

2017 年，跟丈夫還有 2 個小孩同住，並擔任市政府公務員的荷蘭女子，已經 53 歲。這次她改採藝術治療。事前的量表與各項評估，顯示女子難以調節情緒，並罹患恐慌症（panic disorder）、廣場恐懼症（agoraphobia）和幽閉恐懼症（claustrophobia）。^[1]另外，她還有疑病症（hypochondria）會過度煩惱健康的症狀，但未達診斷標準。這些全都是焦慮症（anxiety disorder）的子分類。^{[1, 4]}

為了避免先入為主，藝術治療師沒被告知病況細節。不過，女子有跟她說自己焦慮、緊張和疑病。療程長達 6 個月，中間扣掉暑假，每週 1 小時，總共 14 次，期間外加量表評估。第 1 次療程的前半個鐘頭，治療師先跟女子溝通，瞭解其病史、症狀和家庭等資訊；剩下的時間，則提供水彩畫的材料與工具，讓她自由發揮，作為診斷的根據。然而，沒有規則可循的創作，令女子缺乏安全感；於是改為她熟悉且偏好，又能刺激觸覺的捏陶。^[1]

廣場恐懼症及幽閉恐懼症，都是將外界視為痛苦的來源。治療師認為女子嚴謹的繪畫筆法，呈現出焦慮者高度警覺的心理狀態，但可以靠訓練改善。她為女子設定的治療目標，如下：^[1]

1. 提升內在放鬆的程度。^[1]
2. 解除高度的控制和警覺。^[1]
3. 促進對外界的客觀洞察。^[1]
4. 增強與外界的正向互動。^[1]

針對第一項，治療師計劃用簡單的捏陶，促成放鬆的效果；第二、三個目標，要透過較難上手的炭筆畫，破壞精確掌握的慣性，並探索光影細微的漸層變化，挑戰患者容易以偏概全的判斷；最後的階段，則以能刺激視、觸覺的粉彩為媒材，從指尖塗抹的色彩，回歸繽紛的日常。療程中，治療師很少因解釋打斷體驗，主要扮演支持與鼓勵的角色，傾聽個案的想法及感受。^[1]

治療過程

以下是 14 次療程的內容摘要：^[1]

• 第 1 次：問診、自由發揮的水彩畫，以及做陶土球。（細節如前述。）^[1]
• 第 2 次：先重複上次的捏陶，再將陶土球改成別的形狀，但不能偷看，僅仰賴觸覺，最後用炭筆素描該成品（圖 2）。^[1]
• 第 3 次：用炭筆描繪上回陶土作品外圍的空間（圖2），也就是在熟悉的事物前，面對新挑戰。接著是抽象畫練習，用線條連結隨機分佈的黑色方塊，再以漸層填滿空白（圖3）。治療師與女子討論暑假想在家畫什麼。^[1]
• 第 4 次：提前執行雙方同意的提案之一：報紙人物照片的炭筆素描。照片上下顛倒，所以得格外用心觀察。完成後，轉過來對照，女子驚訝竟十分相似（圖4）。^[1]

暑假期間，女子在家練習炭筆素描的光影，以及用粉彩仿畫印象派作品。下面是學期開始後，繼續的療程摘要：^[1]

• 第 5 次：把畫紙底部塗黑，再將碳粉向上推出漸層，迎向光芒。希望營造安全、舒適的感受。^[1]
• 第 6 次：女子安靜地把上次的作品完成（圖 5）。治療師不確定她在想什麼，但感覺其情緒平穩，該是時候進入下個階段了。^[1]
• 第 7 次：女子應要求，帶來自己 5、6 歲時的照片。治療師請她先把畫紙全部塗黑，再用橡皮擦拭出層次。試圖將她的注意力，從負面情緒和記憶，轉移到學習技法上，讓與童年之間的連結產生其他可能。過程中，她全神貫注。^[1]
• 第 8 次：女子忘了帶照片來完成上次的作品，所以畫了些隨機的黑點，練習漸層（圖 6）。^[1]
• 第 9 次：總算完成那張童年自畫像。（原文未附圖。）雖然沒有直接觸及創傷記憶，但是女子談到勇氣的重要性。^[1]

在第 10 次的療程開頭，治療師口頭描述光線照進一座山洞，同時提供一些參考照片，請女子用炭筆與粉彩，分別畫山洞裡的黑暗及外面的色彩。由此至第 13 次療程，逐漸減少山洞內部在畫面上的比重，並迫近洞口，擴大對洞外的描繪，直到剩下繽紛的外在世界（圖7）。在最終的第 14 次療程，治療師邀請女子一起回顧這段時間的畫作。女子表示，這些練習對她很有幫助。^[1]

人智學藝術治療

這名荷蘭女子經歷的人智學藝術治療（anthroposophic art therapy），不以排除症狀為優先，反而視個案為整體，並著重於問題背後的肇因。比方說，對付焦慮不能只處理情緒，而要改善過度思考。治療師運用色彩、形狀與氛圍，著手於潛意識的體驗。儘管病症尚未完全消除，此案女子自評的焦慮、疑病和緊張程度，都因此明顯降低。療程結束 4 個月後受訪，她說兒時的照片喚起孤獨感，然而「繪圖能拉開跟童年之間的距離…你看著它，畫它」。總歸而言，作畫時思緒暫停，「宛如冥想，幫助放鬆」。^[1]

1. Abbing AC, Baars EW, Van Haastrecht O, et al. (2019) ‘Acceptance of Anxiety through Art Therapy: A Case Report Exploring How Anthroposophic Art Therapy Addresses Emotion Regulation and Executive Functioning’. Case Reports in Psychiatry, 4875381.
2. American Psychological Association. ‘Rational emotive behavior therapy (REBT)’. APA Dictionary of Psychology. (Accessed on 27 MAY 2023)
3. ‘Eye Movement Desensitization and Reprocessing (EMDR) Therapy’. (31 JUL 2017) American Psychological Association.
4. ‘Hypochondria’. (FEB 2021) Healthdirect Australia.