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。

本文由 環境部 委託，泛科學企劃執行。 

無論是在立法院的質詢臺，還是網路媒體或社論上，你應該經常聽到「環評」這個詞吧？它的核心理念其實很簡單，就是要在「經濟發展」和「環境保護」之間取得平衡。不管是建設重金屬冶煉廠、台積電進駐，還是打通山壁開闢新道路，都必須經過像動手術前的詳細檢查一樣，透過環評的嚴謹審查程序，確保這些開發不會對環境造成過度或無法挽回的損害。

 環評的概念起源於 70、80 年代，當時大規模開發導致嚴重的環境破壞，人們開始反思，發現單靠法規和污染處理技術不足以應對這些問題，環境惡化越來越嚴重，於是「事前預防」的想法應運而生。

我國的環評制度是借鑒美國的經驗，但並不是所有開發案都需要環評，只有那些可能對環境產生較大影響的開發行為，才需要在開發前進行環評。環評其實是開發許可的一部分，環保機關負責審查環評報告，並擁有否決權。但即便環評通過，並不代表開發案就能立即進行，最終的開發許可還是需由相關主管機關綜合考量政治、經濟、環境等多方面因素後，才能做出決定。

環評到底在忙什麼？

環評的全名為「環境影響評估」（Environmental Impact Assessment, EIA）。就像動手術會有術前檢查、術後定期追蹤及按時服藥，健康的把關需要仰賴定期進廠維修，同樣在開發行為實施前，我們需要評估其可能對環境造成的影響，提出相應的預防或減輕措施，施工中或營運後也需要由目的事業主管機關來進行追蹤，並由環保機關進行監督，確保不會進一步損害環境品質。

雖然「環評」這個名字大家耳熟能詳，但實際上它的評估過程可一點也不簡單，就像醫療檢查一樣，科學、客觀且精密，評估項目可不只侷限在空氣品質、水質或土壤是否受農藥或化肥影響、生態景觀與棲地等和自然環境切身相關的議題。根據環評法第 4 條規定，評估還涵蓋了社會、經濟、文化等多個層面。

環評就像是開發案的「術前檢查」，確保開發行為不會對環境造成不必要的風險和破壞。那麼，大家常聽說環評要耗費很長時間，那它到底在忙什麼呢？其實，環評的目的是要求開發單位對開發可能帶來的環境影響進行詳細調查和分析，這些調查結果會寫成報告，並進行公開，讓社會大眾了解並參與討論。最後，由專家組成的委員會審查，只有通過審查的案子，才有機會繼續進行開發，從而保護我們共同的生活環境。

誰應該接受環評的「考驗」？

根據環評法的立法精神，不是所有的開發案都需要進行環評，環評主要是針對那些可能對環境造成不良影響的開發行為。那麼，哪些開發案需要環評呢？環境部依法訂定了「開發行為應實施環境影響評估細目及範圍認定標準」（簡稱「認定標準」），這些標準主要是根據開發案可能帶來的影響程度、所在的敏感區域（如國家公園、重要濕地、野生動物棲息地等），以及開發的規模（如面積、處理量）來判斷是否需要進行環評。

舉例來說，像高速鐵路、大眾捷運、機場、離岸風力發電系統等這些建設，不論它們的規模或地點，都必須經過環評。而像科學園區、高爾夫球場的建設，若位於國家公園、重要濕地或野生動物棲息地，也需要辦理環評；至於太陽能光電設施，則是當它位於重要濕地時，才需要進行環評。

宛如開發前的「術前檢查」！淺談環評流程

我國的環評審查採取專家審查機制，環評主管機關依法成立環評審查委員會。委員會的成員包括政府機關的代表和專家學者，其中專家學者的比例不得少於總人數的三分之二。以環境部為例，環境部的環評審查委員會共有 21 位委員，其中 14 位是來自不同專業領域的專家學者，這些專家分別在生活環境、自然環境、社會環境等方面進行把關，確保審查過程的專業性與公正性。

臺灣的環評制度通常分為兩個階段。一階環評是透過報告書撰寫前的公開意見蒐集，開發單位將意見回應情形納入報告書後由專業的環評審查委員進行審查，若經審查後認為開發後對環境有重大影響之虞，則應對症下藥，進入二階環評，這個階段的審查更為嚴謹，並且依法規定進行範疇界定，篩選出環境關鍵項目與因子。整個環評流程大致包括以下幾個重要步驟，讓開發案能夠更透明、公開地接受環境影響的評估與檢驗。

STEP 1 資料填寫：開發行為規劃

這就像醫生在手術前，先為病患制定計畫，並在檢查前登錄好病患的個人資料，例如身分訊息、健康問題、藥物過敏或病史等。同樣地，環評也是這樣運作的。開發單位首先要擬定開發案的規劃，並且將這些內容在網路上公開蒐集意見 20 天，同時也會舉行公開會議，讓大眾參與討論。

接著，開發單位需要編寫環境影響說明書的主要章節，並且決定是否自願進入二階環評。這個階段開發單位會進行初步的計畫，確認開發的目標與範圍，並評估這個開發案可能對環境產生的潛在影響。這些步驟都是為了確保開發行為在開始前，能夠徹底評估可能的風險和影響

STEP 2 初步評估：編製環境影響說明書

就像術前檢查結果會匯集成一份醫療報告，在這個階段，開發單位也需要把他們的調查結果、預測和分析整理成一份「環境影響說明書」（簡稱環說書），環說書會說明如何預防或減少對環境的負面影響。

開發單位需要根據作業準則製作環說書，交給目的事業主管機關，確認無非屬主管機關所主管法規之爭點後，再轉請主管機關審查；主管機關確認沒有需要補正的地方（例如：沒有檢具環境保護對策與替代方案、執行評估的人忘了簽名等），環保主管機關所設的「環境影響評估審查委員會」則會著手進入審查階段。

STEP 3 手術可行與必要嗎：審查與結論

這部分就像醫療團隊評估手術的風險。環保機關會審查這份環境影響說明書，專家委員會會進行詳細的審查，並在一定的時間內做出結論。如果所有的環保問題都能得到妥善解決，開發案就能獲得初步通過並公告審查結論，告訴你這個「手術」（開發項目）可不可以做、在甚麼條件下做比較安全，或是可能要再做更進一步的檢查等等。以離岸風電開發為例，可能就會要求開發商調整風機位置，以避開白海豚的棲地。

對應環評法施行細則裡的審查結論，除了通過審查、不應開發等結果，也可能會出現「有條件通過審查」或「進行第二階段審查評估」的狀態。

STEP 4 完善的手術方案：進入二階環評

就像術前檢查發現可能有重大問題或可能帶來影響的副作用時，醫生可能會要求進行更詳細的檢驗及評估更好的治療方案，環評也是如此。如果第一階段的環評顯示這個開發案可能對環境造成較大的影響，那麼它就必須進入「二階環評」。

進入二階環評的開發案，意味著要進行更加深入的分析與評估。就像醫生要進行更精密的檢查來了解手術風險。除了基本的環評程序，開發單位還需要舉辦公開說明會與範疇界定會議、編製更複雜的「環境影響評估報告書初稿」送目的事業主管機關，目的事業主管機關收到初稿後需進行現場勘查與公聽會，讓當地居民或關心這個開發案的人可以參與，了解開發案的影響，並提出意見。

同時，開發單位也要依據這些意見，編製更詳細的「環境影響評估報告書」，將所有的調查、分析結果都納入評估報告書中，才能由目的事業主管機關轉送環保主管機關審查。而如果在審查過程中發現需要修改或補充資料，就像醫生建議調整手術計畫一樣，開發單位會進行修正，並重新提交補正及取得定稿備查。只有在所有問題解決後，開發案才是真正通過環評審查並進入下一階段。

如果在你生活周遭環境的開發案正好遇到環評的爭議，或者你關心的案件正在環評階段，你可以隨時上「環境部環評書件查詢系統」（https://eiadoc.moenv.gov.tw/eiaweb/）查詢相關的最新資訊。不僅如此，環評審查委員會的會議還有線上直播，讓大家能夠親自參與，為國內的開發案共同把關！

整個環評流程耗時多久？

環評法第 7 條規定，主管機關在收到環境影響說明書後，必須在 50 天內完成審查並公告結果，並通知相關主管機關和開發單位。如果遇到特殊情況，最多可以再延長 50 天。

根據環評法施行細則第 15 條，這個審查期限是從開發單位備妥所有資料，並繳交審查費後開始計算。但是有一些情況是不計入這個審查時間的，包括：

1. 開發單位補充資料所花的時間。
2. 請目的事業主管機關就法規進行釋疑，且不超過 60 天的時間。
3. 其他不可歸責於主管機關的可扣除天數。

因此，整個環評流程的時間會因為不同情況有所變動，但主管機關的基本審查時間是 50 天內，特殊情況最多延長至 100 天。

然而，實際所需要的時間，可能會根據開發案的複雜程度而有所不同。就像去放射科拍攝X光可能只要一、兩分鐘，但如果要做電腦斷層，可能就需要半個小時左右。

同樣地，根據環評法的規定，環境影響說明書的審查通常在收到資料後的 50 天內完成，若是進入二階環評，審查時間則是 60 天。聽起來似乎不算太久，通常三、四個月就能有結果。

但實際上，環評過程常常會因各種原因延長時間。環境部目前也正在進行環評總體檢，蒐集各界的意見，逐步檢視現行制度，並作為未來修正相關法規的參考依據。

環評帶來的效益是全方位的，它不僅幫助我們在追求經濟發展的同時，兼顧環境的永續。透過環評，開發行為的潛在風險可以提前被識別，並且在問題發生前採取預防和減輕措施。這樣的過程不僅讓開發行為更具透明度，減少未來可能面臨的環境爭議和成本，還能促進社會對環境議題的關注與參與。期待隨著法規的修正與完善，未來的環評制度在效率、透明度與公眾參與等方面有望取得更大進展，為可持續發展提供更有力的保障。這不僅是對環境的保護，更能促進經濟發展和社會福祉，實現政府、企業和民眾三贏的局面，讓我們共同打造一個更健康、更永續的未來。

本文由 美國穀物協會 委託，泛科學企劃執行。

你加過「酒精汽油」嗎？

2007 年，從台北的八座加油站開始，民眾可以在特定加油站選加「E3 酒精汽油」。

所謂的 E3，指的是汽油中有百分之 3 改為酒精。如果你在其他國家的加油站看到 E10、E27、E100 等等的標示，則代表不同濃度，最高到百分之百的酒精。例如美國、英國、印度、菲律賓等國家已經開放到 E10，巴西則有 E27 和百分之百酒精的 E100 選項可以選擇。

為什麼要加酒精呢？

單論玉米乙醇來說，碳排放趨近於零。為什麼呢？因為從玉米吸收二氧化碳與水進行光合作、生長、成熟，接著被採收，發酵成為玉米乙醇，最後燃燒成二氧化碳與水蒸氣回到大氣中。這一整趟碳循環與水循環，淨排放都是 0，是個零碳的好燃料來源。

當然，我們無法忽略的是燃料運輸、儲藏、以及製造生產設備時產生的碳足跡。即使如此，美國農業部經過評估分析，2017 發表的報告指出，玉米乙醇生命週期的碳排放量比汽油少了 43%。

「玉米乙醇」納入 SAF（永續航空燃料）前瞻性指引的選項之一

航空業占了全球碳排的 2.5%，而根據國際民用航空組織（ICAO）的預測，這個數字還會成長，2050 年全球航空碳排放量將會來到 2015 年的兩倍。這也使得以生質原料為首的「永續航空燃料」SAF，開始成為航空業減碳的關鍵，及投資者關注的新興科技。

只要燃料的生產符合永續，都可被歸類為 SAF。目前美國材料和試驗協會規範的 SAF 包含以合成方式製造的合成石蠟煤油 FT-SPK、透過發酵與合成製造的異鏈烷烴 SIP。以及近年討論度很高，以食用油為原料進行氫化的 HEFA，以及酒精航空燃料 ATJ（alcohol-to-jet）。

每種燃料的原料都不相同，因此需要的技術突破也不同。例如 HEFA 是將食用油重新再造成可用的航空燃料，因此製造商會從百萬間餐廳蒐集廢棄食用油，再進行「氫化」。

就引擎來說，我們當然也希望用到穩定的油。因此需要氫化來將植物油轉化為如同動物油般的飽和脂肪酸。氫化會打斷雙鍵，以氫原子佔據這些鍵結，讓氫在脂肪酸上「飽和」。此時因為穩定性提高，不易氧化，適合保存並減少對引擎的負擔。

至於酒精加工為酒精航空燃料 ATJ 的流程。乙醇會先進行脫水為乙烯，接著聚合成約 6~16 碳原子長度的長鏈烯烴。最後一樣進行氫化打斷雙鍵，成為長鏈烷烴，性質幾乎與傳統航空燃料一模一樣。

ATJ 和 HEFA 雖然都會經過氫化，但 ATJ 的反應中所需要的氫氣大約只有一半。另外，HEFA 取用的油品來源來自餐廳，雖然是幫助廢油循環使用的好方法，但供應多少比較不穩定。相對的，因為 ATJ 來源是玉米等穀物，通常農地會種植專門的玉米品種進行生質乙醇的生產，因此來源相對穩定。

但不論是哪一種 SAF，都有積極發展的價值。而航空業也不斷有新消息，例如阿聯酋航空在 2023 年也成功讓波音 777 以 100％ 的 SAF 燃料完成飛行，締下創舉。

汽車業也需要作出重要改變

根據長年推動低碳交通的國際組織 SLoCaT 分析，在所有交通工具的碳排放中，航空業佔了其中的 12%，而公路交通則占了 77%。沒錯，航空業雖然佔了全球碳排的 2.5%，但真正最大宗的碳排來源，還是我們的汽車載具。

但是這個新燃料會不會傷害我們的引擎呢？有人擔心，酒精可能會吸收空氣中的水氣，對機械設備造成影響？

其實也不用那麼擔心，畢竟酒精汽油已經不只是使用一、二十年的東西了。美國聯邦政府早在 1978 就透過免除 E10 的汽油燃料稅，來推廣添加百分之 10 酒精的低碳汽油。也就是說，酒精汽油的上路試驗已經快要 50 年。

有那麼多的研究數據在路上跑，當然不能錯過這個機會。美國國家可再生能源實驗室也持續進行調查，結果發現，由於 E10 汽油摻雜的比例非常低，和傳統汽油的化學性質差異非常小，這 50 年來的車輛，只要符合國際標準製造，都與 E10 汽油完全相容。

解惑：這些生質酒精的來源原料是否符合永續的精神嗎？

在環保議題裡，這種原本以為是一片好心，最後卻是環境災難的案例還不少。玉米乙醇也一樣有相關規範，例如歐盟在再生能源指令 RED II 明確說明，生質乙醇等生物燃料確實有持續性，但必須符合「永續」的標準，並且因為使用的原料是穀物，因此需要確保不會影響糧食供應。

好消息是，隨著目標變明確，專門生產生質酒精的玉米需求增加，這也帶動品種的改良。在美國，玉米產量連年提高，種植總面積卻緩步下降，避開了與糧爭地的問題。

另外，單位面積產量增加，也進一步降低收穫與運輸的複雜度，總碳排量也觀察到下降的趨勢，讓低碳汽油真正名實相符。

隨著航空業對永續航空燃料的需求抬頭，低碳汽油等生質燃料或許值得我們再次審視。看看除了鋰電池車、氫能車以外，生質燃料車，是否也是個值得加碼投資的方向？

• Corn to Power Airplanes? Biden Administration Sets a High Bar. – The New York Times
• 台灣中油全球資訊網-加油站查詢
• https://grains.org.tw/最新科學研究：玉米燃料乙醇大幅減少溫室氣體排/
• USDA Releases New Report on Lifecycle Greenhouse Gas Balance of Ethanol
• https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bbb.2225
• 本田・GE100% 可持續燃料航空引擎測試成功
• 阿聯酋航空邁向永續 完成 100％ SAF 驅動單一引擎首航
• https://tcc-gsr.com/module-1/transforming-transport-and-mobility/