每天自我檢測，洗腎廔管暢通不阻塞

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。

• 作者／照護線上編輯部
• 本文轉載自 Care Online 照護線上《小心流失營養、腎性貧血，透析後營養補充重點提醒，腎臟專科醫師圖文解說》，歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 Care Online 喔
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「有位 80 歲的伯伯已經洗腎五、六年，因為牙齒不好幾乎以流質食物補充營養，但近期開始出現腸胃不適的狀況，除了拉肚子外，也吃不下東西，在三個月內體重下降 5 公斤，結果有一次伯伯從輪椅站起來的時候跌倒，造成股骨頭骨折，目前還在住院治療。」舒民診所院長王舒民醫師表示，接受血液及腹膜透析除了排除體內的代謝廢物與多餘的電解質外，胺基酸、微量元素、水溶性維生素，如 B1、B6、B12 與葉酸等，也可能在透析過程中流失。

「後來抽血檢驗發現，伯伯血中的白蛋白濃度已從 4.3 mg/dL 降到 3.5 mg/dL 且出現腎性貧血，建議他要適時使用營養補充品。」除了攝取足夠的熱量、蛋白質，需要補充維生素 B12、葉酸、肉酸與牛磺酸等重要營養素，有助於維持肌肉張力，減少跌倒或者住院的風險。

倘若蛋白質和熱量攝取不足，身體就會開始消耗體內肌肉蛋白根據統計約有一半的慢性腎臟病患者會面臨「蛋白質-熱量耗損」的問題，患者可能出現噁心、嘔吐、體重減輕等狀況。蛋白質-熱量耗損當然會影響生活的品質，會使病人的住院率、死亡率上升。對慢性腎臟病患者而言，蛋白質-熱量耗損是重要的預後指標。

「每次血液透析約會流失 6 至 8 克蛋白質，如果沒有適當補充蛋白質，讓身體長期處於營養的負平衡，可能導致肌肉萎縮、肌少症，並衍生一些不必要的併發症。」王舒民醫師提到，近年來因透析患者罹患肌少症而導致死亡率增加故非常受到重視，提醒透析患者必須攝取足夠蛋白質，建議攝取量為每天每公斤體重 1.0-1.2 公克；熱量攝取也非常重要，建議攝取熱量是每天每公斤體重 30 至 35 大卡。以體重 60 公斤腎友為例，每天需要攝取 1800 至 2100 大卡，如果無法攝取足夠熱量，可以適時補充營養品，營養品內會添加維生素及微量元素，對於患者來說也很方便。

透析患者營養補充重點提醒

王舒民醫師建議透析患者可以選擇高熱量、高蛋白質含量、富含肉酸及牛磺酸、維他命 B12、葉酸的營養品。「由於透析患者容易出現腎性貧血，可能影響生活品質、增加住院及死亡率，建議補充維生素 B12、葉酸，幫助紅血球生成，維持好氣色。脂肪攝取責建議選擇不飽和脂肪酸，減輕身體的負擔。

補充肉酸能幫助血紅素合成，降低紅血球生長激素施打的劑量。血紅素上升可以改善病人的生活品質、減少心臟的負擔。若病患要使用營養品，請務必跟醫師、營養師討論，確認配方是否適合。

貼心小提醒

慢性腎臟病患在洗腎前跟洗腎後，一定要調整攝取蛋白質的觀念。王舒民醫師表示，在洗腎之前，蛋白質攝取量約為每天每公斤體重 0.8 公克，以減少腎臟負擔，延緩腎臟功能的惡化。開始洗腎後，就要調整蛋白質攝取量至每公斤體重 1.0-1.2 公克。

若無法攝取足夠的熱量、蛋白質，可適時使用營養補充品。醫師提醒維生素 B12、葉酸、肉酸與牛磺酸等皆是重要營養素，能幫助腎友維持代謝與活力，改善生活品質！

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波蘭的這間實驗室裡，鎖著一櫥劇毒化學藥劑，只有員工才能持鑰匙開啟。她藉職務之便，盜走了一袋白色結晶。^[1]

早上 6 點 54 分，急救人員接獲家屬通報，並於 7 點 7 分趕到女子的住所。她正嘗試嘔吐。女子說，自己3個月來服藥抗憂鬱，當天 6 點 40 分，卻還是吞下劑量不明的氯化汞（HgCl₂）。她講話的時候抱怨腹痛，但沒有其他症狀。^[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

症狀

救護車在 7 點 34 分抵達醫院急診室，女子開始嘔吐。^[1]接著，她中樞性發紺（central cyanosis），全身缺氧，膚色泛青；^{[1, 2]}心跳過速、頻頻顫抖、吞嚥困難、腹瀉、口齒不清。^[1]她的呼吸急促，吸氣時肺部有濕囉音（crackles或rales）；吐氣則伴隨喘鳴（wheezing）。^{[1, 3]}

檢驗

血液檢測顯示，女子的血球容積比（haematocrit），也就是血液中紅血球所佔體積的百分比，數值極高，意味著嚴重脫水；^{[1, 4]}單位容積裡，血紅素（血紅蛋白）的重量，還有紅血球、白血球、血小板的個數，也全部超標；而汞濃度高達 191 mg/L。^[1]

另外，生化檢驗的血液檢體，因為過份溶血（haemolysis），所以缺乏結果報告。^[1]雖然汞中毒會破壞紅血球，而導致此現象；^[5]但是另一管血液似乎未受影響。^[1]如果兩管為同時採樣，僅此檢體溶血，其實也有可能起因於技術失誤，像是止血帶綁太久等。^[6]

治療

氯化汞等腐蝕性物質，會傷害腸胃道的黏膜，使其穿孔。治療時，得密集地經靜脈補充水份，並對付各種症狀。醫療團隊試圖改善女子脫水的情況，同時投以正腎上腺素、胃酸抑制劑、鴉片類止痛劑等，然後插管連接呼吸器。他們沒有幫女子洗胃（gastric lavage），^[1]或許是因為文獻指出這會引發嘔吐，然後就有將穢物吸入呼吸道的風險。^[7]理想上，還可提供螯合療法（chelation therapy），^[1]用能與重金屬結合的藥物，將毒物從血液中移除。^[8]甚或加上血漿分離術（plasmapheresis），換置乾淨的血漿；或是以血液透析（俗稱「洗腎」；haemodialysis）過濾掉毒素。^{[1, 9, 10]}不過，時間根本不夠執行這些治療。10 點 25 分，女子就心臟驟停（sudden cardiac arrest）。立刻心肺復甦無效，享年38歲。^[1]

驗屍

儘管這名女子罹患憂鬱症，服毒動機明確；負責此案的檢察官為求謹慎，仍委託波蘭博美醫學大學（Pomeranian Medical University）的法醫系驗屍：女子嘴唇與口腔黏膜交界的表層壞死，呈現深褐色；某些跟牙齒連接處的牙齦發黑；肺及大腦等內臟鬱血水腫；食道和十二指腸的黏膜極為柔軟；白色剝落的病灶，遍佈血栓性壞死（thrombotic necrosis）的灰白胃壁；胃裡有 50 毫升的粉褐色液體（照片）；有些稀爛的糞便，猶未排出體外。血液中，驗出急救時使用的藥物，以及 2 種抗憂鬱劑，還有濃度高達 147 mg/L的汞。^[1]

氯化汞

氯化汞能讓蛋白質變性，過去曾被當作消毒劑使用。其毒性極強，若不慎攝取，可能會造成腐蝕性灼傷、急性腸胃炎、急性腎衰竭與循環衰竭，甚至微小的劑量就能致人於死。正常來說，汞在血液裡的濃度，應該維持於 10 μg/L以下；超過 20 µg/L，即視為中毒。此案女子生前跟死後兩次驗血，得到的數值分別為 191 mg/L 和 147 mg/L，可謂相當驚人。檢察官看了驗屍報告，確認女子死於服氯化汞自盡，便不再繼續調查。^[1]

1. Majdanik S, Potocka-Banaś B, Glowinski S, et al. (2023) ‘Suicidal intoxication with mercury chloride’. Forensic Toxicology, 41, 304–308.
2. Pahal P, Goyal A. (03 OCT 2022) ‘Central and Peripheral Cyanosis’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
3. Dugdale DC. (14 JUL 2021) ‘Breath sounds’. MedlinePlus, U.S. National Library of Medicine.
4. ‘What Does Hematocrit Mean?’. The American National Red Cross. (Accessed on 26 AUG 2023)
5. Kerek E, Hassanin M, Prenner EJ. (2018) ‘Inorganic mercury and cadmium induce rigidity in eukaryotic lipid extracts while mercury also ruptures red blood cells’. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes, 1860(3):710-717.
6. Jacob E, Jacob A, Davies H, et al. (2021) ‘The impact of blood sampling technique, including the use of peripheral intravenous cannula, on haemolysis rates: A cohort study’. Journal of Clinical Nursing, 30(13-14):1916-1926.
7. Zag L, Berkes G, Takács IF, et al. (2017) ‘Endoscopic management of massive mercury ingestion: A case report’. Medicine (Baltimore), 96(22):e6937.
8. Millstine D. (SEP 2022) ‘Chelation Therapy’. MSD Manual – Professional Version.
9. Sergent SR, Ashurst JV. (10 JUL 2023) ‘Plasmapheresis’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
10. Murdeshwar HN, Anjum F. (27 APR 2023) ‘Hemodialysis’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.