種族大爆發！數萬年前的人類大遷徙如何影響我們的社會？——《人類的旅程》

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。

高智商成績分數可以用買的！？

當時，在布洛瓦郡鑑別資優生的程序在一、二年級時展開。如果老師判斷一個孩童可能有資格參加資優課程，就會轉介孩子去學校心理師那裡作一個測驗。家長也可以聘請私人心理師來進行測驗。凡是被測出智商在一百三十以上的孩童就會被評估納入資優課程。由於幼年貧困和英語能力有限已經被證明會影響標準化測驗的成績，低收入戶學生以及英語非母語的學生被判定為資優生的門檻比較低，是一百一十五。

可是該郡學生的智商分數看起來很怪。分數並非正常分布，而是在一百二十九分時人數歸零，然後在一百三十分時（亦即被認定為資優的最低門檻）人數驟然升高。而且沒有一個孩子拿到不達門檻的一百二十九分。

後來分析這些數據的經濟學家蘿拉．朱里安諾（Laura Giuliano）帶著冷冷的幽默感告訴我：「高智商分數似乎是有市場的。」私人心理師表面上是被聘請來評估孩子，可是以每次幾百美元的價格，他們實際上是被雇來確保孩子被認定為資優。朱里安諾告訴我，當她自己的孩子接近入學年齡，其他的家長低聲告訴她哪些心理師是「好的」。「好」似乎意味著掌握了「發現」智商一三〇的技巧。

這種買來的智商是理解這種差距的一條線索：大多是白人的富有家長基本上是替子女買到資優生的名額。但是這仍舊無法解釋黑人孩童和拉美裔孩童、英語非母語的孩童、低收入戶孩童被鑑別為資優的人數何以如此之少。就算富有的白人小孩被鑑別為資優的人數超出正常比例，這也不該壓低其他孩童被鑑別為資優的人數。

辨別資優生的新作法——剔除老師和家長的推薦制度

帕克懷疑篩選過程的第一步可能有問題，亦即當老師和家長推薦學生去作測驗。於是在二○○三年十一月，她把那張地圖展示給學校董事會看，並且提出了一種鑑別資優生的新做法。帕克說，關於誰該接受測驗，布洛瓦郡不該仰賴任何人的個別判斷。該郡應該對每一個孩子進行篩選。面對那張凸顯出不平等的閃亮紅色地圖，學校董事會一致投票贊成。

二○○五年，布洛瓦郡展開了全面篩選。員工得到加班費，加班對該郡兩萬名二年級學生進行測驗。由於眾所周知智商測驗和其他標準化測驗都含有偏見，所選用的測驗是一種非語言的認知測驗，把這種風險降到最低。該測驗不依靠與任何特定文化有關的文字或圖像，而是測量解決問題的綜合能力。

在學生作過測驗之後，帕克的團隊就親手把用葡萄牙文、西班牙文和海地克里奧爾語寫成的家長同意書送到每個學校，讓家長能夠同意接下來的步驟。他們有技巧地回答家長的來電，那些家長擔心這張有關「特殊學生」的書面通知乃是表示孩子有行為問題。團隊成員要他們放心，說事情正好相反，說這是個好消息。

等到篩選程序完成，結果很驚人。在全面進行篩選之後，黑人孩童和拉美裔孩童被認定為資優的人數增加為三倍。在接下來那一年裡，有資格參加資優課程的另外數百名孩童中，有八成來自低收入戶或是英語非母語的學生。這些學生當中有許多人的分數明顯高出門檻，這表示即使是資賦特別優異的孩子從前也被排除在資優課程之外。

問題不在於這些孩子的資賦不優異，而在於沒有人費心去把他們找出來。

改變篩選制度與教育環境——不同種族間的成績差距就消失了

改變不僅止於此。布洛瓦郡規定：只要學校裡有資優兒童，哪怕只有一個，該校就必須替這名學生設立一間特殊的「高成就學生教室」，配備有受過特殊訓練的教師和更進階的課程。然後這間教室就會把分數接近門檻的那些學生也收進去──例如，某個年級有四名資優生，而一間「高成就學生教室」可以容納二十四名學生，就表示分數緊跟在後的二十名學生也可以在這間教室學習。

於是這些學生就也能從更快的步調、更豐富的課外活動、更高的教師期望和同儕支持中獲益。朱里安諾及其同事大衛．卡爾德（David Card）發現：在這種特殊教室學習的黑人和拉美裔「高成就學生」在數學和閱讀的成績大幅提升。在被安排進入這些教室之前，這些學生的數學和閱讀成績比不上智商相同的白人學生。在那之後，這個差距消失了。

這些學生當中有更多人變得有資格繼續參加步調加速的課程，使他們走上新的學習道路。事實上，黑人和拉美裔學生的整體數據情況都有了改變。事實證明，在進行普遍篩選之前，這些學生不僅比較不可能被篩選為資優，而且更可能被篩選出有學習障礙。而這種加強篩選反映在智商分數的整體分布上。在進行普遍篩選之後，黑人和拉美裔學生的分數分布圖和白人學生的分數分布圖變得一致。

——本文摘自《隱性偏見》，2022 年 10 月，平安文化出版，未經同意請勿轉載。

隱性偏見的概念指出偏見起作用的方式就像電路。這個電路始於我們從周圍世界吸收「文化知識」，當家人、媒體、課堂、鄰居給予我們有關不同群體的大量資訊。

這些知識當中有些是真實的，例如，從統計數字來看，男性和女性的平均身高的確有差異。有些知識則並不為真：平均而言，男孩的數學成績並不優於女孩。隨著時間，這些訊息變成深埋在我們腦中的聯想和刻板印象。

當我們遇見觸發了這些聯想的某個人或某件事，我們的文化知識就會影響我們對當下情況的反應，包括我們會有什麼行動，會說些什麼，以及會有什麼感受。因此而出現的歧視行為會助長差異，而差異又會進一步餵養引發這整個過程的文化知識。而且我們每一次所看見的並非單一層面的身分，而是多重類別的身分，包括種族、性別、年齡以及其他，每一種身分都帶有可能被融入感知者腦中的聯想。

把隱性偏見視為一種電路，這個概念有助於解釋許多遭遇。

黑人學生在學校所受到的差別待遇

以小男孩小傑．鮑威爾（JJ Powell）為例。四歲時，小傑聰明而且合群。他能熟練地寫出自己和弟弟的名字，喜歡玩上學的遊戲，通常行為良好。可是他在家鄉內布拉斯加州奧馬哈市去上幼稚園的第一年春天，他母親圖妮特．鮑威爾（Tunette Powell）開始接到電話，要她去接小傑回家。他因為把口水滴在同學身上而被停學。另一次是因為他扔了一張椅子，還有一次則是在午睡時間不聽話。鮑威爾感到不解。她那個優秀、樂觀的兒子？「哇！」在一次訪談中她回憶說，「我是個失敗的家長。」

可是後來她參加了小傑班上一個同學的生日會，開始和幼稚園的其他家長交談。有一個母親說她兒子狠狠地打了一個男孩，對方因此進了醫院。她的兒子並沒有被停學，她就只接到了一通電話。更多的家長說起自家小孩的行為問題。並沒有其他小孩被停學。事實上，其他的家長甚至不知道學校會使用這種懲罰。小傑被停學了三次。就鮑威爾所知，唯一的差別在於她的小孩是黑人，而其餘的小孩是白人。

鮑威爾的兒子不是特例。德州的一項研究檢視了幾百萬份的學校成績單和懲戒紀錄，其中有每一個在二○○○年至二○○二年之間開始就讀七年級的學生一直到十二年級的在校紀錄。這些紀錄包括所有違反行為規範（例如遲到或是服裝不整）的懲戒處分。校方可以自由裁量針對這些違紀行為的反應，可以做出校方認為適當的任何處罰。這項研究發現，黑人學生在第一次犯規時就被罰停學的可能性超過兩倍。

多項研究證實了此一模式。在心理學家菲利普．阿提巴．戈夫（Phillip Atiba Goff）及其同事所進行的一組研究中，受試者得知一個男孩的故事，這個男孩有反社會的行為，範圍從輕罪到重罪。接著受試者被問了一些問題，關於這個孩子的行為責任，以及在他行為背後的意圖。

在評估同樣的行為時，如果這個男孩是黑人，受試者就認為他更應該為他的行為受到責備；他們也高估了他的年紀，多達四歲以上，例如一個十三歲半的男孩被認為是個成年人。比起一樁輕罪，黑人小孩被視為更應該為一樁重罪受到責備；對白人小孩來說，情況則正好相反：當他行為的嚴重性增加，白人小孩被認為所需負的責任更小。

在另一項研究中，研究者把一名行為不檢的學生的在校紀錄拿給幾位老師看。如果那個學生是黑人，那些老師就更可能替這名學生貼上「惹是生非者」的標籤，而且更可能把第二次違規視為一種更嚴重的不良行為模式的一部分。

按照隱性偏見的概念，小傑的老師吸收了帶有種族歧視的有關黑人兒童的刻板印象。當小傑拒絕午睡，她腦中的刻板印象影響了她對他和他的行為的解讀，使得她把這種行為看得比白人小孩的同等行為更嚴重，而把小傑視為更應該受到懲罰。

隱性偏見塑成某些族群的刻板印象

在一個名叫郭伽（Philip Guo）的年輕計算機科學學生身上，有偏見的待遇對他有利。郭伽成長於一個華裔美國家庭，家人都主修人文科學。他在六年級時嘗試自學BASIC程式語言，但因為太難而放棄。後來，他在中學修了一門計算機科學課，那門課的老師在開課前幾週才學了教材。

這激發了他對撰寫程式的興趣，可是當他在二○○一年上了大學，他基本上是個初學者，尤其是相對於他的同學而言，他的許多同學在大一時就已經擁有十年撰寫程式的經驗。他修了入門的計算機科學課程，開始做暑期實習，這時他注意到一件不尋常的事。他回憶說：「在開會時，別人似乎總是假定我知道自己在做什麼。」其實他並不知道。當他因為感到茫然而沉默，同事以為他沉默是因為他懂了。

在學年當中，郭伽冒昧地寫電郵給教授，得到了一個研究職位。在接下來那幾年裡，他得到了一個又一個的工作，而他知道自己其實尚未擁有這些工作所需要的技能。在這些工作上，他有機會習得知識，同時還獲得報酬，一直受益於別人對於他專業能力的假定。他回憶：「技術水準與我相似的其他人並未得到我所得到的鼓勵。」

郭伽的主管可能吸收了一種刻板印象，把他那種背景的人和技術專業能力連結在一起。當他們看見他在苦思一個問題，這些刻板印象就在他們腦中跳出來，影響了他們對他的所言所行、他的疑問乃至他的沉默的解讀。郭伽的經驗凸顯出偏見的一個重要面向：偏見不僅會在某些情況下造成不利條件，也會在另一些情況下創造出優勢。

同一個群體可以受到有利於他們之刻板印象的影響，也受到有害於他們之刻板印象的影響，有時候甚至是同一種刻板印象。例如，亞裔美國人給人的「模範少數族裔」刻板印象掩蓋了諸如騷擾、種族歧視、貧窮、暴力和歧視的種種難題；這種刻板印象暗示出並不存在的同質性。

在學校裡，它掩蓋了學生對於資源與支持的需求。而且它無法保護人們不受到剝奪人性的待遇：一項針對哈佛大學入學申請紀錄的分析甚至表示亞裔申請人經常在「個性」這一項的評估中得分較低。

對生物學家本．巴雷斯來說，這個偏見迴路在他變性之前與之後發揮了不同的功能。在變性之前，別人透過對女性之刻板印象的鏡片來看待他，認為女性的科學能力比較差。這種刻板印象影響了同事對他的工作與言行的看法。

他們認為他比較缺少權威、才華和價值，於是以打斷他、質疑他、否定他的專業能力作為回應。在變性之後，巴雷斯有了相反的經驗：他被視為更有能力、更有知識、更有權威，而且比較不適合被打斷。假如巴雷斯是屬於另一個種族或族裔的科學家，或是有某種身心障礙，他在變性前後的經驗就會有所不同。

——本文摘自《隱性偏見》，2022 年 10 月，平安文化出版，未經同意請勿轉載。