打造超完美稻米，餵飽全世界！余淑美與國際 C4 水稻計畫

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。

太平盛世：萬曆年間的物價體系

萬曆年間是怎樣的時代？

一五七二年，八歲登基的明神宗萬曆皇帝還是個活蹦亂跳的小孩子；等到一六二○年，晚年疏離淒苦的萬曆以五十七歲之齡過世。萬曆從小統治大明到老，在寶座上坐了將近半世紀。「萬曆皇帝」絕非鐵板一塊，而「萬曆年間」也不是個靜止不動的年代。萬曆年間發生許多事，因此人們對這段時期的反應都不相同，當年如此，至今猶然。

有人覺得萬曆年間是政治派系鬥爭、奢糜浪費、道德淪喪的時代；也有人覺得萬曆年間是社會活絡、哲學復興、經濟繁榮的時代。雖然這幾種勾勒方式各有其側重，但它們都是真的。

每一位皇帝統治期間，都會有一個蘊含著期許的年號，而萬曆帝的「萬曆」，大有「萬年之計」的意思。朱翊鈞的父親是隆慶皇帝，於一五七二年七月駕崩。小少年萬曆在內閣首輔張居正鐵腕輔政下，積極學習怎麼當個好皇帝。一五八二年，張居正去世，二十出頭的少年皇帝親政，自己治國。

幾乎每一位皇帝都很難接觸到老百姓生活的世界，而在紫禁城牆內得到各種照料的他，也有這樣的困擾。然而，年輕時的他似乎曾盡力去吸收各種資訊，掌握天下大事。他不見得知道買個水桶要花多少錢，但他至少知道荒年的物價。我們之所以曉得他知道，是因為他在一五九四年四月十九日那天，曾經跟小他四歲、備受恩寵的皇貴妃鄭妃談到這件事，並且在隔天又把這段對話告訴了首輔大學士。

皇帝對飢荒多重視？

昨者，朕覽《饑民圖說》，時有皇貴妃侍，因問：「此是何圖，畫著死人，又有赴水的。」朕說，「此乃刑科給事中楊東明所進河南饑民之圖，今彼處甚是荒亂，有吃樹皮的，有人相食的，故上此圖，欲上知之，速行蠲賑，以救危亡於旦夕。」

這段簡短逐字稿是很了不起的紀錄，特別是因為它揭露了宮中私下談話可能的內容。皇帝和皇后確切的用字遣詞不是不重要，但真正的重點在於萬曆對於此事有所表示。他用這種方式向大學士與滿朝文武表現自己知道饑荒迫在眉睫，而他會親自著手賑濟。

萬曆皇帝絕對不會看到饑民，畢竟只要他出宮，士兵都會奉命先把街頭整頓一番，不會讓他看到任何難看的景象。對於饑荒的光景，他所知盡皆來自《饑民圖說》。他大約兩週前收到這份《饑民圖說》，實錄上說他看得「驚惶憂懼」。

兩週後，這部圖說仍然擺在寢宮案頭，想必他已細閱多次，對所見極為震驚，反應就跟鄭貴妃初見時一樣。等到皇帝讓鄭貴妃看圖的時候，他自己已經有兩星期的時間能消化圖說解釋的內容，深入瞭解天災可能引發的人禍，恐將從社會動盪演變為大規模暴力。

《饑民圖說》完全達到了進圖官員所期望的結果，也就是皇帝立即而確實的回應。萬曆皇帝告訴首輔大學士：

皇貴妃聞，說自願出累年所賜合用之積，以施救本地之民，奏朕未知可否？朕說甚好。且皇貴妃已進賑銀五千兩，朕意其少，欲待再有進助，一併發出。

鄭貴妃賑銀之後，太后、福王、沈王和萬曆本人也輸銀賑災。

他們賑銀的總額，是明朝皇帝動用大內資金單次最高的賑災金額。皇室尚且慷慨如此，讓萬曆朝中的首輔大學士有了道德籌碼，得以要求五品以上官員捐奉薪賑災。

解決饑荒最有效的方法是？

不過，真正緩解饑荒威脅的卻不是這些賑銀。解決饑荒的方法，是造成價格差異化，讓差價的局面來發揮作用：當每石米價來到前所未有的五兩，糧商便產生了商業動機，紛紛把糧食運往黃河受災地區。負責賑災的官員回報皇帝，「米舟並集，延袤五十里。」

每石米價因此下跌到八錢。八錢是五分之四兩銀，仍然是很高的價格，但大致上還是歉收時可見的米價，既不到饑荒時價，也還能讓糧商有利可圖。因此，河南省的饑民未有不濟者，也就是無人因此餓死。

這則故事背後還有兩項更複雜的層面。首先，只要詳盡檢視當時河南省的地方志，就會發現該省還不至於瀕臨饑荒。糧產量雖然略微下降，但絕非進呈給皇帝御覽的那種災荒局面。也就是說，對於饑荒的恐懼壓過了實際情況。萬曆之所以自己帶頭賑銀，還逼著文武百官一起，是因為想起中國曾在六年前遭遇過嚴重饑荒，而當時的當局毫無準備。

行動背後的政治算盤

故事裡另一項耐人尋味之處，在於鄭妃。後宮嬪妃中，萬曆最是寵愛鄭妃。一五八六年鄭妃懷孕後，萬曆諭禮部封鄭妃為皇貴妃，並有意立其子（在萬曆諸子中序齒第三）為太子。

此舉引發的繼承問題將困擾萬曆，終其治世，不只讓他跟大臣有了齟齬，甚至到了皇帝罷朝的地步。萬曆試圖把鄭妃塑造成這次賑災故事裡的主角，讓百官不得不追隨她的登高一呼，藉此提高她的地位，進一步推動立其子為繼承人的計畫。這起事件的政治操作當然跟糧價無關。我只是想提醒大家，萬曆朝的每一項決策，其實都有政治操作的影子。

說了這麼多，我們終於要講到本書的核心現象，也就是饑荒時上漲的糧價。一四五○年以前，明代文獻沒有持續記錄災荒價格，但此後的兩世紀間卻開始累積，構成十八世紀前中國最長的糧價序列。

糧價波動能成為哪些現象的指標？

災荒價與平常的價格不同，災荒價是例外現象。這些價格指出人們是在何時何地留下紀錄，指出特別罕見的情況。但這些價格也有其共通之處——這些數字記錄了人們對於糧食的期望價格，與他們實際得付出的價格之間有多大的差距。我們可以用這些偏離常態的價格為材料，寫出明代的物價史，就能比其他的明代文獻指標更清楚呈現呈現出十五世紀中葉至十七世紀中葉的平民百姓，如何因為氣候條件嚴重惡化而困苦不已。擾動這條界線的並非貨幣供應，而是農業生產的自然條件，在我們所謂的小冰期嚴峻階段受到侵蝕。

如果要衡量小冰期加劇時的農業繁榮程度、人類生存的難易度，乃至於政局的穩定度，最可靠的指標就是糧食價格。一四二○年，永樂皇帝接見帖木兒帝國統治者沙哈魯（Shahrukh Mirza）的使節團。作為開場白，他問起波斯的情況，想知道彼國糧價是高昂還是平價。使節跟他掛保證說很便宜，永樂帝則大方表示這證明沙哈魯備受上天青睞。

糧價低代表收成好，而豐收則是受命於天的明確標誌——對於篡位者永樂來說，這是個極為敏感的神學問題。來使謁見皇帝時，大明國的糧價也很低。除去一四○六年曾因過去幾年降雨太多而導致的嚴重饑荒，以及一四一五年與一四五六年的洪患，中國的氣溫保持在正常範圍，降雨豐沛，豐收可期。

農業繁榮，讓永樂帝得以展開所費不貲的多項建設，像是重修大運河，將首都從他父親治國的南京遷到北京，並向印度洋派出一連串的外交艦隊。一四二四年永樂帝駕崩，十幾年後明朝的昌隆國運也開始走下坡。但永樂治世期間的糧價是便宜的，證明了他是天選之人。

明代的人民跟皇帝都相信，只要糧價保持公平穩定，天下就會太平。陳其德讚嘆萬曆年間糧價豐亨殷阜的時候，其實他是在替眾人代言，因為大家都認為這是世界該有的樣子。任誰都覺得價格會有季節波動，像是收成後降到低點，或者所謂「青黃不接」時價格會達到最高點。

不過，人們很有信心，只要有了下一批收成，價格就會恢復正常。按理說應該如此。然而從十五世紀中葉開始，每幾十年就會來一次歉收，動搖物價的穩定性（至少短期如此）讓百姓期盼落空。日子一久，物價終於在明末時破滅崩潰。

——本文摘自《價崩：氣候危機與大明王朝的終結》，2024 年 05 月，衛城出版出版，未經同意請勿轉載。

第一章　陳其德的故事

居安思危的明朝鄉紳

陳其德晚年回首過去時，總是萬分感嘆。崇禎十四年七月十五日的中元鬼節（按今曆為西元一六四一年八月二十一日），陳其德懷著愁緒提筆為文，描述自己周圍世界的崩壞。他親眼看見故鄉土崩瓦解──那是位於長江三角洲，距今上海西南一百公里處的桐鄉。

陳其德在當地教書，沒有什麼值得一提的成就。要不是他描述明朝最慘受災年的文章傳了下來，說不定世人早已忘卻此君是何許人也。

關於陳其德，我們所知的就只有他在自己著作中提到的事情，例如他在一五七○年前後出生，當時一切欣欣向榮。陳其德提到，自己生為傳統「四民」（士農工商，先後順序就是身分高低）中的最高階級，成長於「耕讀」之家，並為此感到慶幸──這代表他們家是鄉間的中等富裕之家，明史學者會稱之為「鄉紳」。

陳其德與其他鄉紳子弟一樣，努力讀書，期盼有朝一日能中舉登科，光耀門楣，為國效勞。二十多歲時，他每隔三年應試一次，卻始終未能中舉。三十歲時，他放棄了入試出頭的抱負，決定好好過生活，轉而從事教學，並且在接下來二十五年間用心教書，知足常樂。也就是說，陳其德相當認分，他受過教育，日子還過得去，也安於當他的低階鄉紳。

陳其德為了證明萬曆年間豐衣足食，提出了充分的證詞：

斗米不過三四分。

陳其德用來稱呼穀物的字是「米」這個通用詞，指的可以是米心或米粒。「米」在長江三角洲的脈絡中通常指稻米，而不是北方人吃的小米或小麥，南方人比較愛吃米。他用「斗」這個單位來為米計價，而「斗」字面上是指一杓或一桶。陳其德提到的貨幣單位，是白銀的標準小單位「分」，「分」本意指「百分之一」，而這句話裡所說的是什麼的百分之一呢？是「兩」這種重量的百分之一。「兩」是中國主要的貨幣計算單位。

物價這麼低，榮景似乎觸手可及，至少陳其德寧願這麼想。誰都不用擔心東西不夠吃。 陳其德用戒慎的態度來勾勒這種安逸，提醒大家榮景不只能讓人豐衣足食，也會讓人鬆懈了道德。一五八八年至一五八九年這兩年間發生嚴重的天災，先是豪雨成災，然後是嚴重乾旱。身為重視道德的儒生，陳其德只能把這兩波天災歸諸於「人禍」。他認為，萬曆初年的富足，讓大家失了道德準繩。雨水與乾旱不只是天災，也是上天的警告。

令人驚心的災年物價

陳其德回過頭來談米價，把老天爺警告的嚴重程度加以量化。

當是時，積米一擔，博價一兩有六。然米價騰貴，僅以月計，便覺野無青草，樹無完膚，而流離載道，橫屍遍路。

一擔有十斗，等於一斗要價十六分，也就是說米價漲了四到五倍。米價這麼貴，窮人只好盡可能從身邊的大自然找尋替代品，從青草到樹皮都不放過。社會愈來愈動盪。

講完一五八九年的天災，陳其德跳到天啟年間的一六二○年代，宦官派系在統御無方的明熹宗治下抬頭，朝綱混亂，讓政治菁英與衛道人士大感失望。陳其德簡短描述當時的混亂，將之視為上天的警告，接著跳到他為文的主軸，也就是繼位的崇禎皇帝統治末年。

陳其德再次以米價來量化災害並追蹤其進展。

米價初自一兩餘，漸至二兩餘。至水退而吳興農父重覓苗於嘉禾，一時爭為奇貨。即七月終旬，猶然舟接尾而去也。

陳其德在此把單位往上翻了一番，從「斗」上調到「石」，大約等於一百「升」。數字除以十就能還原出每斗的價格：價格在一六四○年先漲到每斗十分，接著二十分。

這些物價對經濟的影響，是導致市場關閉。至於社會影響，則堪稱災難。連當鋪都關門大吉，因為誰都沒有東西能典當。農民還是打起精神，出門耕田，但作物才剛種下去，蝗蟲便席捲而來，連剛發芽的東西都不放過。溪流乾涸，有水桶也無用武之地。

接下來疫情爆發，很可能是鼠疫，百分之五十到六十的家戶染疫。陳其德提到有許多人「就木」，至於「無木可就者，不過以青蠅為弔客」。

接著陳其德重新回來談物價，把敘事主軸從米價轉向其他食品的價格，藉此強調物價漲到難以置信的水準。陳其德在文章最後提醒讀者「勿視為老生腐談」。光是能活命就足以感恩涕零，但大多數人都想忘記受過的苦難，假裝什麼壞事都沒發生過，那可不行。

就連豬都比人貴？

災難還沒到頭。陳其德在一六四一年中元節擱筆時，也沒想過情況還可以變得更糟。一年又一個多月之後，陳其德在中秋節（一六四二年九月十九日）再度提筆為文，把去年的故事接著說下去。他在文章開頭提到，那年冬天嚴重缺米。他不是說米價有多高，而是沒提價格，因為根本沒米可以標價。

填不飽肚子的人或者拋棄自己的孩子，或者殺了他們來吃。染疫的比率上升到百分之九十。情況愈來愈慘，無計可施的老百姓甚至不惜把自己討來的丁點食物拿去拜拜，尤其疫情復燃之後更甚，期盼神明能出手幫忙。陳其德說，這種可悲的做法只會讓糧價變得更貴。

又因病者祈祝太甚，食物倍貴於去年。大雞二足，得錢一千；即小而初能鳴者，亦五百六百。湯猪一口，動輒自五兩至六七兩；即乳豬一口，亦一兩五六錢至一兩七八錢。若小廝婦女，反不過錢一千二千。又安見人貴而畜賤耶？

陳其德此處提到物價時，講到兩種不同的貨幣。豬用銀兩，雞用銅錢，人也用銅錢。社會上普遍把「銅」跟「銀」的用處區分得很清楚，銅錢用來買便宜的東西，銀兩則是用於大手筆的買賣。陳其德用銅錢替奴僕定價，其實是反指不該用銅錢給人標價，銅錢應該是用來給雞標價才對。然而在經濟崩潰的年代，就連豬都比人貴。

大明王朝的儒家宇宙觀

人們往往在逆境中尋求倫理教訓，尤其是陳其德這種道學之士。身居鄉紳底端的他，不停反省自己享有的那一點點特權，免得讓僅有的一絲絲福德溜走。他父母之所以為他取名「其德」（大概可以解為「有德之人」），或者也有這一番期許吧。陳其德身家有限，又沒有中過舉，只能仰賴其德來維持自己的社會地位，而他對此也是戒慎恐懼。

儒家把倫理與宇宙觀緊密結合，讓兩者之間幾乎沒有分別。雨水來自天上，天不下雨，是因為天決定不下雨，做為某種警告或懲罰。今日的我們抱持著大不相同的宇宙觀，但就連我們都會在日常生活中替天氣與疾病生態所受到的擾動賦予道德意義，宛如破壞環境與氣候變遷的警告。

所以，雖然我們的道德權衡基準與明代百姓截然不同，但我們跟他們其實相去不遠。在本書裡，我希望大家各退一步，試圖找回明代百姓生活的世界。我們如今把「世界」想成某個深受條件變化影響的有形生態體系，而他們當年則是把「世界」看成某種形而上的桌上遊戲，主導遊戲走向的則是上天。兩種觀念的建構方式並不相同，我也不覺得非得採用儒家道理，但我確實覺得當時人有他們的體會，他們用自己覺得有意義的方式在理解世界，我們不妨盡可能去貼近他們的體悟與認知。如果我們不去觀照生存危機對他們的意義，就等於是掏空了歷史。

其實，無論是我們還是他們，大家都生活在一個容易遭受擾動的全球生態系，擾動的因素也許是蒼生愚昧阻礙了天恩，也許是人類製造的碳與氣膠阻擋了太陽能。我們大家還有一個共同習慣，就是從必需支付的物價來看自己財富的變化。本書要順著陳其德的腳步，觀察糧價，但為的不是當成天怒程度的氣壓計，而是做為氣候變遷的衡量指標。

——本文摘自《價崩：氣候危機與大明王朝的終結》，2024 年 05 月，衛城出版出版，未經同意請勿轉載。