鑑識故事系列：盜服氯化汞

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
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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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丈夫用來蝕刻金屬的氯化鐵（FeCl₃）遺失。罹患妄想型思覺失調症（paranoid schizophrenia），時年 47 歲的妻子，於自家公寓倒下，地板、嘴邊和身上的衣服，都有橙黃的液體。她曾數度以多種方式自殺未遂，最近有安排住院的計劃。^[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

鐵中毒

19 世紀末起，基於毒物學的迅速發展，金屬中毒的意外與刑案，已經不似過往那麼頻繁。目前急性鐵中毒的情形，較常見於吞下過量（> 20 mg/kg）鐵劑的兒童；也有些案例是孕婦攝取太多含鐵的補品。輕微鐵中毒的症狀，包括：嘔吐、腹痛、拉肚子等；嚴重的話，則會出現脫水、低血壓、代謝性酸中毒、血糖濃度波動、凝血問題，以及肝臟、腎臟、心血管和中樞神經系統的損傷。^[1]另外，氯化鐵加水而分解，也就是經過水解（hydrolysis）後，^{[1, 2]}pH 值約在 1 到 2 之間，具有腐蝕性，會傷害消化道和附近的內臟，並經由血液擴大影響的範圍。^[1]

一般急性鐵中毒的情況下，醫師可能會考慮手術取出含鐵的藥錠；^[1]或者用水或生理食鹽水沖入胃部再抽出，即洗胃（gastric lavage）；^{[1, 3]}還可以經靜脈輸注除鐵能（deferoxamine），讓它跟鐵結合，再排出體外。^{[1, 4]}不過，此個案或許是被發現時就確定死亡，原論文沒有任何關於救治的描述，而是直接從驗屍講起。^[1]

解剖驗屍

女子死後幾天，波蘭博美醫學大學（Pomeranian Medical University）的法醫系解剖驗屍：口腔黏膜跟腸胃道血栓性壞死（thrombotic necrosis）。此二處乃至周邊的心、肺、橫膈膜與肝臟，都呈現黃色。胃部清空，食物大概在毒物腐蝕體內組織的過程中，被腸胃壁和其他臟器吸收殆盡。腦部、肝臟與腎臟等內臟中，氯及鐵離子濃度很高。血液檢測排除酒精及外源非揮發性有機化合物。^[1]

普魯士藍染劑

進行組織學分析的時候，照慣例得使用蘇木紫（haematoxylin）和伊紅（eosin）兩種染劑，讓細胞和組織的結構顯現出來；^[5]而驗屍團隊在此額外採用普魯士藍（Prussian blue）染劑，促使鐵現形。^[1]細胞中的鐵，分為可溶解跟不可溶解兩種。蘇木紫和伊紅無法令可溶解的鐵蛋白（ferritin）被看見；但普魯士藍染劑會使之呈現非常淺的水藍色。而不可溶解的血鐵質（hemosiderin），碰到蘇木紫與伊紅時是金棕色；如果用普魯士藍染劑，則為藍色。^[6]

普魯士藍染劑的成份，為亞鐵氰化鉀鹽酸（potassium ferrocyanide hydrochloric acid）溶液，跟帶正電的鐵離子作用，會產生藍色的亞鐵氰化鐵（ferric ferrocyanide）。^{[7, 8]}儘管人體本來就有鐵，正常的肝臟遇上該染劑，其實看不太出變化；即使因為生病而充斥血鐵質，頂多也只有部份細胞著色；不可能像中毒時，整片湛藍。女子的內臟組織一如預期的大面積變色，而且以腸子和肝臟的最為明顯。^[1]

死因

死亡與驗屍相隔幾天，屍體除了會出現一般死後常見的變化，無疑也給予氯化鐵蔓延並穿透的時間，惡化對內臟和組織的傷害。然而綜合所有證據，以及精神病史賦予的自殺動機，法醫仍可判斷女子死於口服氯化鐵中毒，引發的急性心肺衰竭。^[1]

1. Majdanik S, Potocka-Banaś B, Glowinski S, et al. (2021) ‘Suicide by intoxication with iron (III) chloride’. Forensic Toxicology, 39, 513–517.
2. ‘5.4: Hydrolysis Reactions’. LibreTexts Chemistry, U.S.
3. ‘Stomach Pumping’. (10 JAN 2023) Cleveland Clinic, U.S.
4. Velasquez J, Wray AA. (22 MAY 2023) ‘Deferoxamine’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
5. Sampias C, Rolls G. ‘H&E Staining Overview: A Guide to Best Practices’. Leica Biosystems. (Accessed on 04 SEP 2023)
6. Guindi M. (2018) ‘11 – Liver Disease in Iron Overload’. In: Practical Hepatic Pathology: a Diagnostic Approach (Second Edition). Pattern Recognition. (pp.151-165)
7. ‘All About Iron: The Colloidal Iron Stain and Prussian Blue Reaction’. (04 JUN 2021) U.S. National Society for Histotechnology.
8. Suvarna KS, Layton C, Bancroft JD. (2018) ‘Techniques for the Demonstration of Carbohydrates’. In: Bancroft’s Theory and Practice of Histological Techniques E-Book. (pp. 187-188)