面對親戚提出的尷尬問題，你會……？｜【科科齊打交】

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。

S編按：【科科齊打交】是我們希望與大家一起進行的對話形式，期待在討論的過程中，我們能離知識更近一些。

在製作《Pan-pan-Panspiracy 一切都是泛科學的陰謀》專題時，我們蒐集到了不少陰謀論，But！這還不夠！我們想要更多！親愛的科夥伴們，快來貢獻你們聽過的陰謀論吧！

所以說，什麼是陰謀論？

所謂陰謀論，顧名思義，背後得有「陰謀」。

在面對一些重大事件或現象時，有些人會用「邪惡力量」、「邪惡集團」去解釋，假定一切背後存在秘密的利益糾葛或政治動機。

這些說法存在一大特點，那就是「低證偽性」，它們聽起來好像有那麼一回事、很容易讓人相信，卻又缺乏實際證據，可以確認究竟是真是假，也因此每次試圖闢謠時，都會落入證據不足，誰也沒辦法說服誰的窘境。

獻上你的陰謀論吧！換你說說看！

聽起來是不是有點熟悉呢？以下這些陰謀論，你或許也有聽過：登月是假的，人類從來沒有上過月球；51 區裡面藏有外星人，是美國政府進行的秘密實驗；從外星來的蜥蜴人偷偷控制著世界……

你還能說出哪些陰謀論？有沒有什麼秘辛，是我們沒聽過的呢？

如果你有超吸引人的陰謀論故事，或是期待我們解密哪個經典陰謀論，都趕快留言告訴我們吧！

S編按：【科科齊打交】是我們希望與大家一起進行的對話形式，期待在討論的過程中，我們能離知識更近一些。
呼應 2021 年世界地球日的到來，我們決定來開啟「地球之書補完計畫」！邀請大家分享你的心中，那些超適合地球日閱讀的書！

說說那本開啟環保意識的《寂靜的春天》

說到關懷環境，你想到的書，是什麼呢？S 編立刻會記起小時候學校推薦的必讀經典──瑞秋‧卡森《寂靜的春天》。這一本書於 1962 年出版，距今已近 60 年，可說是美國近代環保運動的濫觴。

當年，瑞秋‧卡森藉由調查與收集到的科學數據，指出濫用 DDT 與其他殺蟲劑所帶來的負面影響，不僅改變了生態，更使得本該鳥語花香的春天變成一片可怕的寂靜。

在過去，許多人信仰「人定勝天」，然而，《寂靜的春天》一書卻指出了生物間本是息息相關的，當人類傷害了動植物、污染了土壤水源，也在不知不覺中，增加了我們自身的致病風險。

書籍出版後，喚醒了社會的重視，美國國會更因此成立專案委員會，最終通過了立法，禁止繼續使用 DDT，寫下了環保史上的重要一頁。

• 延伸閱讀：瑞秋．卡森——熱愛自然的科學寫作者

所以說，人類平常是怎麼對待地球的呢？

假設人類跟地球是「朋友」，那我們可能是最煩人的那種討厭鬼。

為什麼這麼說呢？因為我們亂花朋友的資源。根據聯合國今年發布的「糧食浪費指數報告」，全球人口每年浪費將近 10 億噸食物，有 1/3 的糧食產出其實從未被食用。

不只浪費，人類還超愛亂丟垃圾，根據研究預估，每年有高達 800 萬噸塑膠垃圾流入海洋，造成許多各式各樣的環境問題。

說完了世界，讓我們回頭來看看台灣。我們最主要透過火力取得電力，占總電量的 80%，而在電力使用中，最主要的用電者為工業相關部門，約占了總用電量的一半左右。

說到火力發電，你可能會想到空污，來考考你：平均來說，台灣哪個縣市的空氣品質不良天數最多？答案是：高雄！沒錯，下次高雄的朋友跟你抱怨空氣很糟時，請別懷疑他說的話。

聽起來有點難過？那來說個好消息吧！根據國研院的資料，在過去十年，台灣人均公園綠地面積其實正在緩慢上升，而這樣的變化，也有助於永續發展。

地球日 50 年時，大家都推什麼書？

去年正好是世界地球日 50 周年，台灣環境資訊協會曾邀請作家吳明益、科普作家張東君、植物學家董景生、氣象達人彭啟明、海洋環境工作者陳人平等五位選書人，為大家推薦好書，一起從閱讀認識環境、理解地球。

那麼，當時的大家都推了些什麼書呢？

吳明益推薦了《尋熊記：我與台灣黑熊的故事》、陳人平推薦《不塑過日子：家裡零垃圾的極簡生活練習》，張東君的書單裡則有《葛莉塔的呼籲：了解氣候變遷的科學、知識，採取正確行動！》。

彭啟明推薦的書籍有《氣候賭局：延緩氣候變遷vs.風險與不確定性，經濟學能拿全球暖化怎麼辦？》，董景生則選了《樹的祕密語言：學會傾聽樹語，潛入樹的神祕世界》

現在換你來推薦！你覺得世界地球日適合看哪些書呢？

關心地球環境，是我們每個人都可以做到的事，現在，我們要將筆交給各位科夥伴！

快來留言寫下你自己覺得超級適合地球日來閱讀的書吧！不管是科幻小說、紀實報導或是科普書都行！

如果你心中的好書很多本的話，也可以試試看在自己的個人後臺來建立一份屬於自己的書單喔！

看完好書，也可以來玩玩我們的地球日專屬測驗！

想要過年神回覆？這兩招先學起來！

由雞湯來了夥伴們所提供的神回覆重要秘訣有二：

1. 同理對方心境，先深呼吸，試著換位設想對方的心境，或許能讓溝通真正發揮效果。
2. 溫柔而堅定，釐清自己不悅的核心原因，再透過「我訊息」or「三明治」好好說出自己的感受

我訊息就像這樣：

句型：我聽到這個問題時我會有＿＿（情緒）＿＿的感受，因為我覺得／希望＿＿（觀點／需要）＿＿。

三明治說話術則是要將好聽的話像三明治皮一樣包在外面，中間夾住核心建議，像這樣：

句型：我可以理解你＿＿（上片吐司）＿＿，不過我建議我們可以＿＿（中間的料）＿＿，謝謝你的關心（下片土司）。

也可以看看影音版的：

科夥伴們又是如何面對年獸親戚的呢？

A. 桌遊麻將是我的好夥伴，不想講話就打牌吧！

B. 我是聊天小天才！任何話題都難不倒我

C. 讓我一個人靜一靜

D. 我自有獨家妙方

歡迎大家留言，和大家分享你的絕招吧！