入侵Google，欣賞資料中心的美麗…與哀愁

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

本文與 新北市青年局 合作，泛科學 協助刊登

前言

「2025 VentureStar新北新創之星挑戰賽」以競賽結合輔導，扶植並激發青年的創業能量，為期半年的賽事歷程，決賽獲勝的3組團隊獲得為期三個月的「創投陪跑」機會。創投導師變身為「指導教練」，給予公司發展、商業模式和募資規劃等具體建議，幫助團隊接軌市場，把夢想變現。

延續首屆「新北新創之星」競賽，今年邁入第二屆，新北市青年局局長邱兆梅表示，雖然活動以「競賽」為名，但過程反而更像是為新創團隊串接資源，成為創業加速的起點。有鑑於全球數位轉型與氣候變遷趨勢，2025新北新創之星聚焦AI與綠能，鼓勵青年創業者以新北為基地，有了政府資源的挹注，無後顧之憂開發新技術、推動產業升級，並建構台灣新創生態系。

「台灣有很好的科技人才，我們觀察到許多技術創業者都先累積了一些工作經驗、在市場上看見某些未解的問題，於是在30多、40歲選擇創業，自己打造一個創新產品或服務來解決他看見的問題。」邱兆梅說，科技創業必須從初期就思考規模化，必須透過持續與產業鏈合作來驗證產品、更新技術，擴展影響力，而規模化的關鍵就是「投資」。因此，去年起，新北市政府青年局與創投公會合作舉辦「新北新創之星挑戰賽」，實際練兵把募資流程搬上舞台。

「這個計畫正是我們推動加速新創落地、獲得資金的重要方式。」邱兆梅指出，有別於傳統競賽的形式，挑戰賽模擬真實創投情境的設計，讓新創團隊真正接觸到創投與市場的需求。除了獎金之外，另邀請頂尖創投專家，進行一對一實體輔導，可針對痛點、盲點即時回饋，解決創業難題。創投陪跑機制可協助團隊在實戰中學習與提升，而且競賽全程陪跑，一路手把手的陪伴，協助團隊更快「接地氣」進入市場。

新北新創之星的比賽原型借鏡新加坡，有效連結相關資源，對新創產業發展帶來極大助益，未來將一步步升級為具國際影響力的平台。邱兆梅說，從首屆賽事到今年第二屆，建置新創生態系，進而啟動創業再到陪伴團隊成長，過程真的非常難得。今年以最火紅的「AI人工智慧」與「綠能永續」兩大概念為主題，號召全台具潛力的新創團隊參賽，共吸引全台72組新創團隊參賽。經過層層考驗，「歐姆佳科技」獲得評審青睞奪得冠軍！

第一名「歐姆佳科技」

聚焦於半導體與通訊領域的量測、校正與測試服務，其「陣列快速校正演算法」核心技術可大幅縮短測試時間，從過去的數小時壓縮至數分鐘。這項技術的關鍵在於利用AI演算法自動比對多組感測數據並預測誤差分佈，再透過機器學習修正量測模型，讓設備能自行完成高精度校正。這樣的自動化流程，不僅能節省人力與能源，也呼應「綠色製造」的趨勢──以智慧化取代耗能式的反覆測試，讓產線更有效率、更環保。歐姆佳科技以實驗室研發出身，展現了AI在硬體產業鏈的實際應用：AI不僅生成內容，也能優化製造。

第二名「應援科技」

打造一站式金流雲端平台的「應援科技」，協助各式組織與個人整合捐款贊助、活動報名售票與周邊商品銷售，大幅降低政黨、宗教、演唱會等公眾活動的經營模式，可省下高昂的行政、法遵及行銷成本，並進一步優化營運流程管理。

這個平台的背後，是一套AI交易風險偵測與自動化金流監控系統，可即時比對交易異常行為，預防詐騙與帳務錯誤。此外，他們也導入「碳足跡計算模組」，讓大型活動的金流資料能反向轉換成能源消耗與碳排估算，提供主辦單位「綠色帳本」參考。這樣的AI＋Fintech結合，示範出數位金流如何跨入永續領域，成為新創中最具社會創新的典範之一。

第三名為「恰口科研」

致力於食農與事業廢棄物循環加值的「恰口科研」，以微生物發酵與AI監測技術處理農業與食品廢棄物，將其轉化為高值化肥料與生質材料。團隊研發的感測系統能即時監控發酵槽內的溫度、pH與氣體濃度，讓AI演算法調整曝氣量與養分比例，達成最佳化分解效率。這樣的智慧循環系統，不僅減少廢棄物焚化造成的碳排，也能讓農友用上低成本、環境友善的改良土壤資材。恰口科研的模式體現了「AI＋綠能＝農業再生的下一步」。

包括獲獎的3組團隊在內，入圍的10組團隊都含括了AI與永續兩大主題。邱兆梅表示，新北市擁有超過26萬家中小企業及百萬青年人口，青年更是城市的核心力量。這次賽事與創投公會合作，從徵件開跑、Pitch Day、10堂輔導課程及一對一實體訪視，希望解決新創產業的業務開發與溝通痛點。「得獎不是目的，而是實際將輔導過程中獲得的經驗實際運用。」許多去年獲獎的新創團隊，發展都已超出參賽預期，這也是新北市的新創能量的循環。

無論是半導體AI校正、智慧金流管理，還是生質循環材料，這三組新創都從AI與綠能交會點出發，實踐科技落地與永續的雙重願景。這不只是創業競賽的亮點，更象徵AI正在滲透製造、金融、農業等多元領域，為新北的新創能量注入「知識密度」與「綠色韌性」。

在微軟設於荷蘭的資料中心裡，電腦發出整齊劃一的嗡鳴。在這片海埔新生地上，成排機架上的伺服器吐出陣陣暖風，伴隨著奇特的嗡嗡聲迴盪不絕。走近細聽時，音調越發清晰，完美的高音 B。

「你聽到的是 GPU 的聲音，」維修人員解釋：「那是用來執行AI軟體的圖形處理晶片。」在隔壁同樣擺滿伺服器的機房裡，這裡的音調降到了低音 E。放眼望去，整個空間充斥著電腦設備發出的嗡嗡聲。

光是這座資料中心，微軟每月就要汰換三千台伺服器，以全新設備替換舊機。這樣做代價不菲，卻是必要：這些伺服器一旦停擺，雲端服務就會中斷。這項服務需要使用者的信賴，使用者必須確信這個由超大型資料中心所組成的全球網絡能夠全年無休地穩定運作。它們絕不許出任何差錯。

雖然名為「雲端」，但它實際上比你想像的更貼近地面。很少人會想到，這些其實都藏在荷蘭一片平凡無奇的海埔新生地上。長久以來，沒有人需要思考這些服務背後的真實面貌，一切都像往常一樣運轉，直到一個肉眼看不見的病毒讓全球停擺。

疫情造成晶片荒

2020 年初，新冠疫情席捲全球。無論是否封城，都擋不住病毒的蔓延。公共生活陷入停滯，數位世界仍持續運轉。突然間，所有人都在家工作，都想同時開視訊會議，這導致微軟的雲端服務不時出現故障。Zoom、Teams 等原本鮮為人知的應用程式，因使用量暴增而備受關注。全球產生的資料量急速倍增，迫使微軟設在荷蘭的資料中心不得不動用卡車，搬運數千台額外的伺服器。這是維持 Teams 會議運作的唯一方法。隨著額外的算力、記憶體、GPU 的加入，機房中那個高音 B的聲調也越發響亮。

晶片需求暴增，引發一連串連鎖效應。不只資料中心的伺服器受到影響，筆記型電腦、螢幕、遊戲主機、Wi-Fi 路由器也被搶購一空，其他需要處理器、感測器、記憶體晶片的產業也出現短缺，汽車業受創最重。2020 年初，汽車製造商預期疫情會衝擊買車意願，紛紛縮減晶片訂單，後來證明這是個重大錯誤。

由於疫情已讓晶圓廠的產能滿載，汽車製造商的新訂單只能排在最後。晶片短缺的危機開始浮現。到了 2020 年底，數位儀表板、駕駛輔助系統、安全氣囊感測器的晶片都供不應求，生產線陸續停擺。想買新車要等一年以上，不然就只能退而求其次，選擇配備手搖窗戶而非電動車窗的車款。就像回到過去一樣，只能用人力來取代晶片。

台積電的不滿

在荷蘭，ASML接到一連串焦急的電話。對方傳達的訊息再清楚不過了：台積電非常不滿。

疫情爆發後，台積電面臨一項棘手難題：台積電肩負著供應全球半數處理器的重責；在最頂級的高階晶片方面，更須確保全球九成的供貨量。在這個供應短缺期，各國都意識到他們對台灣晶片生產的依賴，這種依賴關係導致國際局勢漸趨緊張。

台積電背負著來自全球的壓力，各國憤怒的政要都迫切希望本國汽車產業恢復運轉：德國總理梅克爾致電要求加快對德國車廠的晶片供應，美國總統拜登也要求台積電優先供應美國車廠。而台積電則是向 ASML 施壓，要求 ASML 協助擴充產能，而且要快！此時全世界才真正意識到，他們有多麼依賴這些機台所生產的晶片。每個人都需要這些機台持續不斷地運轉。

長久以來，ASML 只需要因應自然法則。但自 2018 年起，ASML 發現它必須面對一個新挑戰：變幻莫測的地緣政治角力。中國正緊追著西方世界的腳步。美國為了在技術上牽制中國，試圖阻止中國使用 ASML 的設備來建立獨立的晶片生產線。美國認為這攸關國家安全：在他們看來，中國生產的每顆晶片都可能用於軍事目的。面對這個生存威脅，美國決心在 AI 和精密武器領域維持領先地位。這使得半導體業別無選擇，只能配合這個政策。

雖然這項策略最初是由川普政府提出，但最終是拜登總統下令加強出口管制，以凍結中國的技術發展。然而，美國也明白，光這樣做還不夠。他們需要盟友也配合實施出口限制，尤其是荷蘭——也就是 ASML 的配合。

雖然 ASML 是在全球化的時代成長，但那個時代早已落幕。如今全球地緣政治的裂痕清晰可見，ASML 不得不審慎思考自己的立場。面對這種策略性的調整，沒有標準答案可循，一切抉擇都得自行承擔。

本文摘自《造光者：晶片戰爭中最神秘的關鍵企業，微影巨人ASML制霸未來科技賽局的崛起之路》，2025 年 09 月，天下雜誌出版，未經同意請勿轉載。