發現羅塞塔石碑｜科學史上的今天：7/19

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。

宣揚「愛國主義」而掀起的人民戰爭

法國革命者大聲宣揚「不再有政治操弄、軍事藝術，只有火、鋼鐵和愛國情懷」。而拿破崙的天才之處在於將口號變為現實。拿破崙的軍隊放棄了只會拖慢職業軍隊行軍速度的補給線，轉而在當地購買或竊取所需的物資。

十七世紀以來，沒有人嘗試過這項做法，因為部隊規模太過龐大，無法在軍隊沿線的農場取得足夠食糧。拿破崙的應變之道是，將軍隊拆散成軍團和單位更小的師，每個軍團或師沿著不同路線行進，在必要情況下也能獨立作戰。但勝利的關鍵在於，這些軍團和師能在發現敵人後迅速集結，使拿破崙掌握壓倒性的軍事力量。

戰場上，拿破崙也遵循著同樣原則。他的部隊無法像舊式部隊那樣發動精心設計的火槍陣攻勢，所以他不要求軍隊這麼做，而是讓散兵排成鬆散的隊形狙擊敵人整齊的防線，大量步兵則在火力掩護下以不規則的陣形衝鋒。

接近敵軍時，部隊可以分散成大致陣列進行火槍陣射擊，以數量代替準度，或是用固定的刺刀殺入敵人防線。即使是敵人派出的專業軍隊，面對革命軍的衝鋒也常落荒而逃。

就在康德撰寫《永久和平論》期間，發動人民戰爭的法國軍隊在未深思熟慮的情況下，戰爭目的就由捍衛革命轉為擴大革命成果。拿破崙在一七九六年橫掃義大利北部，一七九八年入侵埃及，一八○○年十二月率軍一路攻打到離維也納僅五十英里處。一八○七年，康德去世三年後，拿破崙占領了康德的家鄉柯尼斯堡（Königsberg）^[註1]。

歐洲的人民戰爭與美國革命背道而馳。一七八一年，英軍在約克鎮投降後，美國人鑄劍為犁，將兵力投入生產中。革命將領回到他們的農場，而傑弗遜和志同道合的共和黨人則頑強抵制中央集權、稅制、國債、常備軍及利維坦的一切統治手段。

據此，某些美國人堅信他們比腐敗的歐洲人更有美德。然而，每當美國意識到危險時仍會向利維坦靠攏，一七九○年代當法國入侵的恐懼蔓延全國時就是如此。這證明歐美真正的差異在於政治地理層面。

美國在一七八一年後就鮮少面臨生存威脅，因此只要維持微小的軍事力量即已足夠，甚至能針對利維坦的存廢進行辯論。另一方面，歐洲列強則面臨著來自鄰國四面八方的威脅，最微小的弱點都相當致命，共和國若要生存就必須像其他君主國家一樣戰鬥。

權力的演變——「民族主權」最終成了「帝國主義」

在歐美兩大洲，愛國情操高漲只是權利開放的社會秩序興起後的現象之一。然而，當拿破崙意識到這熱情能與共和國體制脫鉤時，法國的人民戰爭開始走向與美國截然不同的道路。

一七九九年，一場悄無聲息的政變使拿破崙成為法國君主，一八○四年他更公開加冕自己為皇帝。

從那時起，法國軍隊出征的目的不再是捍衛主權，而是帝國擴張這個老套的理由。

華盛頓曾認為商業使戰爭變得多餘，但拿破崙不這麼想，一八○六年後他更試圖證明情況恰恰相反，打算利用戰爭來壓制商業活動。他要求戰敗國加入法國的「大陸體系」，這個貿易禁令實際上是為了封鎖英國進入歐洲市場的通路，企圖從經濟上拖垮英國。

歐洲要再經歷十年的戰爭，包括歐洲史上一些規模最大的戰役（如一八一三年動員六十萬人的萊比錫之役），才證明拿破崙的想法是錯的。以戰爭壓制商業的唯一辦法，就是透過法國艦隊封鎖英國貿易通路，但由於貿易是如此有利可圖，因此英國總能生產比法國更優良的船艦、訓練更優秀的船員。

拿破崙的海上封鎖宣告失敗，而由於英國在全球的貿易得以生存，歐陸國家很快就發現比起英國依賴歐陸，歐陸反而更依賴英國貿易。因此，其他歐陸國家漸漸找到繞過大陸體系的方法，和英國通商。

拿破崙為強化大陸體系所發動的戰爭，很快就使人民戰爭達到勝利頂點。一七九九年以來，拿破崙已證明能透過人民戰爭取得王位，而歐洲朝代悠久的君主漸漸學會以同樣的方式扳倒他。

一八○八年，當拿破崙發動半島戰爭占領西班牙，打算將其納入大陸體系，法軍在當地陷入人民起義的泥潭中。西班牙起義者在英國派遣正規軍支援下，往後六年間成功在當地牽制住數十萬法軍。

但拿破崙仍執意強化大陸體系，他在半島戰爭後入侵俄羅斯，使情勢雪上加霜。如第三章所述，正是這次決斷失誤啟發了克勞塞維茨的「頂點論」。

克勞塞維茨的祖國普魯士投降法國後，憤恨之情促使他在一八一二年以志願兵身分加入俄軍，後來他意識到自己的反法情緒僅僅是拿破崙做得太過頭造成的巨大效應而已。

戰爭的情勢正被逆轉，拿破崙占領莫斯科兩年後，包括俄羅斯在內的第六次反法聯盟占領巴黎，將拿破崙流放至義大利外海孤島上。然而，拿破崙於一八一五年潛回法國重新召集軍隊，並在滑鐵盧戰役迎戰英軍。但這場戰役最終功虧一簣，拿破崙被流放到更偏遠的大西洋小島上。

英國這座新式、權利開放的貿易帝國，最終在拿破崙軍國主義、人民戰爭新舊結合帶來的巨大挑戰中倖存下來。一八二一年，拿破崙逝世於大西洋小島上（有傳聞指出是英國派人毒死他），大英帝國自此成為統治歐洲的巨人。

英國在各地充當世界警察的行為是有回報的。儘管派遣英國戰艦巡視航道相當花錢，但這麼做很值得，因為自一七八一至一八二一年間，英國的出口就增漲了兩倍，英國工人成為世界生產力最高的族群。

解決了前所未見的拿破崙戰爭後，英國也成長為一座前所未見的強盛帝國。

註釋

註1：今名加里寧格勒，隸屬於俄羅斯。

——本文摘自《戰爭憑什麼：從靈長類到機器人的衝突與文明進程》，2022 年 11 月，黑體文化出版，未經同意請勿轉載。

領袖典範：辛辛納圖斯與華盛頓

COVID-19（武漢肺炎、新冠肺炎）席捲全世界之下，台灣的防疫表現非常好。但是政府某些手段，卻令人質疑有侵犯人權的問題。另一方面，一些人認為防疫成功，是由於台灣人民尚未擺脫威權時代舊習，習慣服從權威，自我限制自由，成熟的民主社會不該如此。

究竟該如何理解台灣防疫的本質？一篇金融時報 (Financial Times) 的讀者投書提到「辛辛納圖斯式」這個名詞，令我恍然大悟。

辛辛納圖斯 (Cincinnatus) 是 2400 多年前，羅馬共和時期的一位領袖。羅馬面臨危機時，他臨危受命成為集權的獨裁者，順利帶領羅馬走出困境。危機結束後，他主動放棄權力，退休回家，安享晚年。

上述情節未必完全符合歷史事實，但是不論真實的辛辛納圖斯如何，他被建構的歷史故事，成為羅馬人人稱道的政治聖人樣板，流芳百世。帶領美國獨立的第一任總統華盛頓，便被稱作當代的辛辛納圖斯；美國城市辛辛那提也是為了紀念他。

法國大革命後成為集權領袖，隨即登基皇位的拿破崙，則是華盛頓與辛辛納圖斯的反面樣板。

台灣防疫的堅實基礎——民眾自發投入

要理解台灣防疫的本質，必需知道台灣是怎麼成功的。普遍認為，追蹤接觸者 (contact tracing) 是台灣防疫的關鍵法寶，每次鉅細彌遺的疫調足跡，卻往往讓人質疑是否過頭，每過一段時間就起一次爭議。

服從國家機器的權威，確實是疫調和追蹤能成功的條件。然而，台灣防疫的成功，追蹤只是金字塔的上層。如果沒有那麼詳盡的追蹤，台灣防疫的結果將不如現在，會有社區流行，但是規模應該有限，和多數國家相比仍然為不錯的結果。

台灣防疫金字塔的底層基礎是什麼？我想是大部分民眾，將防疫視為勝利目標明確的戰爭在投入。

台灣不論什麼政治立場、社會背景的人，大部分都認為防疫是重要的事（主張的手段可以截然不同就是）；政府之外，基層有非常多自發性的防疫小單位，政府與民間各式資源也交叉支援。這才是台灣防疫能成功的堅實基礎。

照其他國家的狀況，光靠台灣民間的自發防疫行為，就足以將感染源的數量壓制到夠少，不會進入指數成長期，在此之下，實施口罩、消毒等防疫措施，足以令疫情不至於失控，滿分 100 的話大概有 70 分水準；疫調、追蹤等手段則是錦上添花，再將感染源壓制到零，超過 90 分。

台灣從政府到基層人民，求生意志非常強烈，將武漢肺炎視為目標明確的戰爭在打，每一階段的成功，又提供正向回饋的成就感，抗戰愈來愈帶勁。

基層缺乏凝聚力，人心愈來愈殆盡

相比之下，多數疫情失控國家的目標糊裡糊塗，將瘟疫視為一場不情願的麻煩戰爭，即使某些方面投入大量資源，成效不彰之下，人心愈來愈殆盡，許多民眾自我安慰「戰爭總有結束的一天」，那麼面對一個死亡率未滿 1%，年輕就是抵抗力的傳染病，當下也就不值得那麼在乎了。

以基層傳統雄厚的美國來說，近年遭遇的變局是有目共睹。美國大城市人口眾多、組成多元，表面上人人自由，實際是基層凝聚力大不如前，面臨傳染力強的病毒危機時，城市無法有效應對，成為病毒繁衍的溫床，再源源不絕輸出其他地區。也難怪美國整體的疫情無法降溫，隨時又會大爆發。

不只需要不戀棧權力的領袖，還需要一群高素質的公民

相比於沒有經歷過威權統治的美國，台灣社會整體上確實更加服從政府權威，對防疫有正面影響，但是這與帝國治下的草民自願放棄自由，本質上是截然不同的情境。

回顧人類歷史，如古希臘城邦、羅馬共和、建國前的美國、第二次世界大戰的英國等社會，由素質足夠、自主性高的「公民」組成，成員們單兵戰鬥力強，碰上重大危機時，卻會將權力集中給少數領袖調派，先以當下困境為目標，因為這樣才能充分發揮每個單兵的價值，有效解決危機。

而這些社會的領袖多半是「辛辛納圖斯式」，危機解除以後便還權於民，告老還鄉，讓鄉民們回歸自主性高，單兵戰鬥力強的日常。此一模式曾經協助許多社會度過危機，我想，這就是台灣正在演出的劇本。

要成就一場坎尼會戰，不只需要一個漢尼拔，還需要一個法羅。羅馬不是一天造成的，如今瘟疫戰爭仍在進行，要成就一場辛辛納圖斯式的勝利，不只需要一個不戀棧權力的辛辛納圖斯，還需要一群高素質的羅馬公民。

• 本文轉載自新公民議會《集權卻不威權獨裁—台灣「辛辛納圖斯式」防疫》

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參考資料

• 金融時報讀者投書《台灣揭示對抗武漢肺炎的辦法（Taiwan has shown the way in the fight against Covid-19）》

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁