區塊鏈的 51 % 原則！比特幣帳本的運作方式—–《加密貨幣的真相》

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。

元宇宙是利用雲端伺服器建立的虛擬世界，使用者可以使用虛擬實境 (VR) 或擴增實境 (AR) 進入雲端，以虛擬替身與其他使用者交流，那麼目前已經發展到什麼程度？未來又會如何發展呢？

第一個接近元宇宙的平台：機器磚塊 (Roblox)

講到元宇宙的概念，許多人立刻會想到目前熱門的多人線上角色扮演遊戲，例如：動物森友會、模擬市民、暗黑破壞神、仙劍奇俠傳等。這些線上遊戲可以讓玩家在虛擬的遊戲裡擁有另外一個身分與全新的生活，但由於技術上的限制，這些線上遊戲帶給玩家的沉浸感不足，內容也只是遊戲，與元宇宙希望建立的世界還有很大的差距。

第一個接近元宇宙的平台是「機器磚塊 (Roblox) 」，它不只是一個線上角色扮演遊戲，使用者還可以設計自己的遊戲、物品、衣服，同時遊玩自己或其他開發者建立的各種遊戲，是由像樂高積木般的虛擬磚塊所建構的網路虛擬世界。

就類似於我們的影音創作發表在 YouTube 平台上，或程式設計師的程式創作發表在「應用程式商店 (App Store) 」平台上，經由平台分享讓谷歌 (Google) 分潤的概念。

元宇宙的未來可能有兩個發展方向

目前元宇宙的建立還在初期戰國時代多強爭霸的階段，各種不同的社群平台與遊戲廠商都躍躍欲試，因此還沒有系統能夠一統天下，未來誰會勝出仍不確定。元宇宙的未來可能有兩個發展方向：

第一階段：可能是由某家公司主導，但是開放原始程式碼讓任何人都可以使用，類似谷歌建立 Android 平台，讓所有開發者在平台上建立應用程式 (App：Application Program)。

例如：我在臉書的元宇宙要參加舞會，想買一個「虛擬愛馬仕包包」，則必須到「虛擬愛馬仕商店」購買，而愛馬仕公司則必須到臉書的元宇宙裡開設一家虛擬愛馬仕商店，在這裡「虛擬愛馬仕包包」就好像一個應用程式，因此和 Android 平台讓所有開發者在平台上建立應用程式的概念是一樣的。

第二階段：可能是由某個基金會主導，開放原始程式碼讓任何人都可以使用，不同公司開發的虛擬世界具有相容性，可以串連成大一統的元宇宙，就像我們現在使用相同的通訊協定在網際網路上漫遊一樣，現在我們上網都是使用「超文本轉換傳輸協定 (HTTP：Hyper Text Transfer Protocol) 」。

假設我們在臉書的元宇宙裡買了一個「虛擬愛馬仕包包」，能不能把它背到谷歌的元宇宙裡去參加舞會？答案是不行，因為程式不相容，因此未來不同公司開發的元宇宙具有相容性，才能串連成大一統的元宇宙。 目前元宇宙的發展還在第一階段，未來還有無限可能，元宇宙大爆發，臉書創辦人說：「元宇宙就是下一世代的網際網路。」就是這個意思。

由於目前臉書營運面臨瓶頸，因此開始啟動轉型，將「臉書 (Facebook) 」改名為「超越 (Meta) 」；輝達 (Nvidia) 執行長說：「元宇宙的經濟規模終將大過實體世界。」由於虛擬世界 3D 建模需要大量的圖形處理器 (GPU)，將為輝達帶來另一波成長動能。我們在思考元宇宙時必須跳脫線上遊戲的思維，發展成創意發想平台、互動社交平台。

科技業界爆紅：元宇宙將主宰全宇宙？

Roundhill 投資公司預估 2030 年元宇宙產值高達 2.5 兆美元，這個數字可能有些誇大，但是確實代表元宇宙未來有不小的市場。事實上，未來元宇宙的重度使用者，主要還是目前網路遊戲的使用者，因此要估計元宇宙的市場，可以從目前的遊戲市場著手。

目前全球的遊戲市場每年有超過 2,500 億美元的商機，等於未來 8 年要成長大約 10 倍，如果我們把建立元宇宙所需要的資料中心所有硬體成本都計算進去，的確有可能達到這個規模。除了科技大廠躍躍欲試，為什麼連金融業、精品業也擁抱元宇宙？

大家想想，要建立一個能夠容納全球數十億玩家的虛擬世界，而且現在大家對畫質與 3D 影像的品質要求愈來愈高，需要加蓋許多資料中心，包括：雲端伺服器、中央處理器 (CPU)、圖形處理器 (GPU)、儲存元件 (DDR/SSD)；使用者連線需要各種網路設備與終端裝置，包括：網通設備、光纖通訊、第五代行動電話 (5G) 與物聯網 (IoT)、虛擬實境 (VR) 與擴增實境 (AR) 眼鏡、平面顯示器、智慧型手機、個人電腦等，顯然會給科技產業帶來巨大的商機。

此外，玩家在元宇宙裡需要線上消費、因此需要虛擬信用卡，金融業就有參與的角色；加密貨幣在真實世界裡就是個圈錢的龐氏騙局，都可以炒作到天價，在元宇宙的虛擬世界裡，怎麼可能放過這個炒作的機會？在真實世界裡我買不起愛馬仕的包包、鞋子、項鍊、耳環等各種精品，在虛擬世界裡不就可以買了嗎？因此精品業就有參與的角色。

在真實世界裡，我住狹窄的公寓、開國產轎車，在虛擬世界裡就可以住豪宅、開法拉利跑車；在真實世界裡，我是個員工每天被老闆罵，在虛擬世界裡我就是老闆可以罵員工；在真實世界裡，想搭SpaceX的太空飛船去火星「貴森森」我付不起，在虛擬世界裡我當然可以去星際旅遊跑遍全宇宙，甚至元宇宙會提供某些工作，所以未來可能有人在真實世界沒有工作，是進入虛擬世界上班的。

總之當我們在思考元宇宙時，不要被限制在現有的網路世界裡，請發揮你的想像力！

——本文摘自《加密貨幣的真相：揭穿區塊鏈無本金融的國王新衣》，2022 年 1 1月，先覺出版，未經同意請勿轉載。

• 專訪陳柏達／Chain Reaction 全球供應鏈管理總監

特斯拉（Tesla）在 2021 年 5 月宣布，由於對比特幣（Bitcoin）耗能的疑慮，將暫停以比特幣購車的方案，此話一出，造成比特幣價格直接崩跌。

這也證明，區塊鏈技術的應用已經不僅限於虛擬貨幣（Virtual Currency），對於許多人的數位資產也有極大影響力。

區塊鏈技術這幾年來被大量應用在資訊安全、金融支付等消費端的領域。目前任職於以色列區塊鏈晶片設計新創 Chain Reaction 的陳柏達（Joseph Chen），擔任全球供應鏈管理總監（Global Supply Management Director）， 職涯由半導體技術研發工程師開始拓展到產品行銷、業務及供應鏈管理。

經歷設備製造源頭（應用材料（Applied Materials））、良率管理（普迪飛（PDF Solutions））、晶圓製造（台積電）至 IC 設計（Fabless Design House），熟悉各層半導體產業生態圈的他說，特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit, ASIC）的發展與普及，將加速區塊鏈的應用與規模化，讓我們來聽聽他在產業二十年來的深度觀察。

從小到大都在台灣求學的陳柏達，為什麼會轉進矽谷？

「我從小念書就很順遂，到了大學突然覺得很迷惘，不知道自己想要追求什麼。直到大二到史丹佛大學參加暑期學校，發現美國大學生的學習方式跟台灣真的有很大的不同，都很有想法並可以盡情發展自己的興趣與方向，故一直嚮往至矽谷繼續深造。」

臺灣大學畢業後，陳柏達進入史丹佛念研究所，從化學工程轉進半導體材料科學，取得博士學位後進而留在矽谷工作與生活。

陳柏達指出，半導體產業屬於金字塔架構，包括從底層的晶圓製造，如台積電、應用材料等，到晶片設計、系統整合等，各層都有它不可取代的專業，但越往金字塔頂端走，就越可看到全貌。

矽谷在區塊鏈的新型態定義不斷發生中

IC 設計結合區塊鏈的加密技術是以色列區塊鏈晶片設計新創 Chain Reaction 的重要優勢。

陳柏達觀察到，以色列得天獨厚的培育與聚集了世界級優秀的 IC 設計人才，加上在區塊鏈加密演算法上擁有以色列前情報局資深技術人才的加持，讓 Chain Reaction 公司在區塊鏈硬體產業上具不可取代的重要地位。

中國近年來不斷打壓加密貨幣，但其他國家卻在加密貨幣的發展上越來越蓬勃。陳柏達指出，全球的區塊鏈趨勢主要可以分為兩部分來看：

1. 軟體的創新：矽谷的軟體發展相當快速，許多創新的定義，包括像是加密貨幣交易所 Coinbase Global 平台的推出、NFT 應用在藝術品等獨一無二的數位收藏，矽谷正快速地定義許多新型態的軟體應用。
2. 硬體應用：區塊鏈的硬體發展目前主要在加密貨幣計算（俗稱挖礦）的應用，之前市場主要集中在中國，但也隨著中國的限制，加速整體外移至美國及其他地區。而目前 Chain Reaction 的 ASIC 區塊鏈加密晶片設計，可以加速區塊鏈基礎建設的設置。

目前矽谷在區塊鏈產業上的軟體應用與產業很多，但硬體的確有限，而 Chain Reaction 的硬體即以美國市場為主。

陳柏達指出，未來硬體不單只是挖礦，最終將由雲端的資料中心提供所有軟體應用，在此架構下，專注於加密的晶片設計將有助於硬體進行特定需求的運算。Chain Reaction 也希望與矽谷正蓬勃發展的軟體相互結合，藉此提供最底層的運算，讓應用端可以更加普及。

陳柏達指出，現在的加密貨幣都是從加密協定中運算出來，而挖礦就是運用計算能力產生出協定的數量和交易的次數，我們稱之為帳本。這些需求需要具有經濟規模（更快速與更便宜）的計算力。

以工廠為例，機器的產能會產生限制，但可以透過更優化的 IC 設計擴增效能，增加計算力，就可以加速推動加密貨幣運算與加密經濟及產業發展。

以現在的 5G 來看，電信業者以前主要都是系統營運商，建立 5G 基礎建設後，發現更可以善用 5G 架構提供更多服務，區塊鏈也是其中之一。但如果要提供區塊鏈服務，目前的資料中心硬體其實是不夠用的，ASIC 晶片強化計算效率，將能協助供應商以更便宜的價格創造更高的經濟規模。

仰賴台灣供應鏈，強打「以色列設計，台灣製造」

台灣擁有晶圓供應鏈上無可取代的地位，目前陳柏達所服務的 Chain Reaction 相當仰賴台灣供應鏈提供高品質與成本優勢的 ASIC 晶片。

除了晶片，所謂的挖礦機，其實也就是電腦，台灣有包括廣達、技嘉、華碩等組裝大廠，擁有絕佳優勢。目前礦機的電腦仍然以挖礦的運算為主，未來不只用於挖礦，包括 5G 資料中心運用，區塊鏈的更多應用都可以在這裡被滿足。陳柏達也指出，目前公司的產品也都強調「以色列設計，台灣製造」。

北美台灣工程師協會，為海外台灣人開創更多機會

陳柏達也在 2020 年加入北美台灣工程師協會理事會，北美台灣工程師協會是一個成立於 1991 年的非營利組織，以科技技術領域為主軸，為美國和加拿大的海外台灣人及其社群提供不同的機會與培訓，定期舉辦各種年度技術分享會議、研討會等，例如美國台灣高科技論壇（UTHF）、美國台灣新創論壇（UTSF）及 Women’s Summit 等。

北美台灣工程師協會希望透過過去三十年累積的人脈、資源與經驗，可以以導師的角色幫新創尋找大公司的痛點，讓新創有更實際落地應用的機會，陳柏達也希望以台灣、美國、以色列的多國經驗，協助台灣人才有更多的成長與發展。

＝ KT 筆記／ 謝凱婷＝

與 Joseph 是在北美台灣工程師協會相識，很感謝他長期致力推動台灣人在美國科技業的影響力，舉辦很多美國台灣高科技線上論壇，讓台灣與矽谷的人才和趨勢接軌，並團結台灣人在美國的力量。

擁有多年台積電經驗的他，精準地看到區塊鏈的產業趨勢，大膽跨出舒適圈，加入了以色列晶片新創，投入到區塊鏈晶片領域，並對世界各國在區塊鏈發展的速度暸若指掌。

尤其他以電腦算力和耗能分布，就能精確指出中國市場和美國市場在挖礦電力的消長，並從中看到整個市場熱度的趨勢方向。

從 Joseph 對於傳統能源公司的描述中，也能了解區塊鏈技術將會徹底顛覆能源產業的未來布局。

在過去，傳統能源公司的價值結構和交易系統，因為區塊鏈產業的興起，而轉向更高效率的價值生態圈。能源的交易方式和商業模式也會進行巨大的變革，如德州和中東各國的能源公司正快速布局加密貨幣的投資和新能源的發展，並投入大量的人力和技術來挖礦，這對未來的人類發展也有顯著的創新刺激，正推動著百年傳統能源公司的巨輪走向創新，更讓我們迎向一個嶄新的能源新世代。

——本文摘自《矽谷為什麼：科技、新創、生醫、投資，矽谷直送的最新趨勢與實戰經驗》，2022 年 6 月，商周出版，未經同意請勿轉載。