飛越悲傷之海

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。

深海的暗氧：無光環境中的神秘氧氣生成

深海，被譽為地球最後的未開發疆域，隱藏著許多不為人知的奧秘。數千公尺深的海底沉積了數量龐大的多金屬結核，這些礦物因含有大量珍貴金屬，對現代技術，尤其是能源轉型，至關重要。然而，科學家在探索這些結核的過程中意外地發現了一種神秘的現象：暗氧，即在無光的深海環境中生成氧氣的過程。這一發現不僅可能改變我們對海洋生態系統的理解，還可能重新定義地球早期生命起源的故事。

長期以來，科學界普遍認為氧氣的生成依賴於光合作用。光合作用是植物、藻類及一些細菌透過陽光將水和二氧化碳轉化為有機物並釋放氧氣的過程。這一過程主要發生在地球表層和淺水區域，是維持大氣和海洋中氧氣含量的核心機制。根據這一觀點，只有在陽光能夠到達的區域，氧氣才能被生成。因此，對於深達數千公尺的深海區域，我們的認識是，氧氣主要來自於表層水透過洋流輸送到深處。

然而，深海中缺乏光源，光合作用無法進行，這意味著氧氣在深海中的供應受到限制。雖然洋流能夠在一定程度上將氧氣輸送到深海，但這一過程極其緩慢，往往需要數百年甚至上千年才能完成一次循環。因此，科學家一直認為深海是一個缺氧的環境。

多金屬結核的發現，是新能源的關鍵，還是海洋生態的災難？

在這樣的背景下，科學家對深海進行了更深入的探索，並發現了錳結核（英語：Manganese nodules），又被稱為多金屬結核這一珍貴資源。多金屬結核是富含金屬的岩石，其主要成分包括鈷、錳和鎳等金屬。這些結核廣泛分佈於全球深海區域，尤其是太平洋海域，儲量高達數兆噸。這些金屬對綠色能源技術，如電池生產，具有極高的價值，吸引了全球各國的關注。

然而，這些結核不僅是地球資源的寶藏，它們還隱藏著另一個重要的發現。2013 年，科學家安德魯·斯威特曼（Andrew Sweetman）在太平洋克拉里昂-克里珀頓區域進行深海研究時，意外地發現，在封閉的深海水域中，氧氣濃度竟然有所增加。這一現象引發了科學界的極大關注。

暗氧的生成機制

斯威特曼的研究團隊推測，深海中的多金屬結核可能在某些化學條件下，充當了天然電池。這些結核通過電化學反應將水分解為氧氣和氫氣，從而在無光的環境中產生了氧氣。為了驗證這一假設，團隊在實驗室中模擬了深海環境，並確實觀察到氧氣從結核生成的現象。

不過，這一過程並非如想像中簡單。根據實驗數據，某些海底結核表面的電壓僅為 0.95 伏特，卻能夠生成氧氣，這與理論上需要的 1.6 伏特電壓不符。研究團隊進一步推測，這可能與結核的成分有關，例如含鎳的錳氧化物可能起到了催化作用，降低了反應所需的能量。此外，結核表面的不規則排列及空隙可能也促進了電子轉移和水的分解。

暗氧的發現挑戰了我們對氧氣生成的傳統理解。過去我們認為，地球上的氧氣主要來自於光合作用，但這一現象表明，甚至在無光的深海環境中，氧氣也能通過無機物的電化學反應生成。這意味著，我們對於地球早期氧氣循環及生命演化的認識可能存在重大疏漏。

尤其值得注意的是，多金屬結核的形成需要氧氣，而這些結核大量出現在深海中，是否表明早期地球上就已經存在非光合作用的氧氣生成機制？如果是這樣，暗氧是否可能推動了地球上生命的起源？這一問題仍然未有定論，但暗氧的發現無疑為生命起源的研究開闢了一條新的途徑。

未來的挑戰：開採深海資源還是守護地球最後的「淨土」？

除了科學研究的價值，多金屬結核也吸引了全球對於深海資源開採的興趣。這些結核富含稀有金屬，特別是對電池生產至關重要的鎳和鈷。然而，大規模的深海開採可能會對海洋生態系統造成嚴重破壞。

首先，深海採礦可能導致噪音和光污染，破壞深海生物的棲息地。此外，採礦過程中產生的懸浮物可能對海洋生物，尤其是水母等生物造成生理負擔。研究顯示，水母在模擬的採礦環境中會因應對懸浮物而消耗大量能量，這可能削弱其免疫系統並降低生存率。

因此，雖然深海資源的開採看似能解決當前的能源危機，但國際間對此議題的爭議仍然持續。全球已有32個國家支持暫停或禁止深海採礦，呼籲進行更多的生態影響研究以確保環境保護。

暗氧的發現，不僅為科學研究帶來新的挑戰，也為深海資源的開採提出了更高的要求。在能源危機與生態保護之間，我們需要尋找平衡點。未來的技術或許能夠在不破壞環境的情況下，模擬自然過程生成多金屬結核，從而實現可持續的資源開採。

此外，暗氧現象的發現也為探索外星生命提供了新的思路。當我們在其他行星上發現氧氣時，不一定意味著那裡存在光合作用生物，可能是類似多金屬結核的無機反應在默默進行。這一發現或許將改變我們對地外生命的定義與尋找方式。

深海的秘密仍在不斷被揭開。從暗氧的發現到多金屬結核的開採，這片未開發的疆域將在未來的科學探索與資源爭奪中扮演至關重要的角色。無論是能源危機的解決還是生態系統的保護，我們都應以謹慎且負責任的態度面對這一未知的領域，避免打開潘朵拉之盒。

本文由 HP 委託，泛科學企劃執行。 

海廢問題怎麼解？竟然有人回收漁網做筆電！？

你知道嗎？地球上最大的垃圾場，就是我們的大海。全世界一般依據位置，將海洋廢棄物分為海岸、海漂與海底三大類。英國麥克阿瑟（Ellen MacArthur）基金會曾預測，我們的海洋，到 2050 年會變成垃圾比魚多的塑膠濃湯。其中，最有名的就是太平洋垃圾帶（Great Pacific Garbage Patch），它的面積有 3 個法國和 44 個台灣那麼大。

到底是誰在亂丟垃圾？垃圾與它們的產地在哪裏？

科學家發現，漁業大國貢獻了不少垃圾，台灣更是榜上有名！雖然從陸地而來的垃圾量也很可觀，但來自漁業活動、源於海洋的廢棄物如漁網漁具，更難回到岸邊，因此成為海上最主要的垃圾。科學家推算，每年大概總計有四成的漁網漁具會掉到海中。

從太平洋垃圾帶撈回來的垃圾分析，其中 46% 就是廢棄漁網。科學家還一一檢視垃圾上的標籤字眼，發現源頭是五個北太平洋的漁業大國——日本、中國、韓國、美國及台灣。更別説全球還有另外四個海洋垃圾帶，所有垃圾量加起來勢必會更驚人。

但也先別急著怪漁業從業人員，因為他們也不一定是故意要亂丟垃圾的。瞬息萬變的大海，本來就不是一個好作業的地方，破壞、遺失設備是常有的事。不過海洋垃圾問題如此棘手，難道就沒有解決方案嗎？

人類與垃圾帶的對決，勝算到底有多大？

其實已經有不少人投身清除海洋垃圾的工作。大家還記得太平洋上的海洋吸塵器嗎？這個由「海洋清理行動（ The Ocean Cleanup ）」發起、號稱史上最大海廢清除計劃，雖然一開始出師未捷身先死，下水沒幾個月就故障，但後來升級調整後，已在今年 5 月完成執行第 100 次的任務。

除了清除海上的垃圾，從河川攔截也很重要。The Ocean Cleanup 還研發了攔截者（The Interceptor），它是一艘太陽能自動船，船頭設有一道垃圾集中屏障，能將垃圾引導進入船上的收集系統再集中處理。

其他活躍在海洋垃圾清除前線的，還有來自澳洲的全自動海洋垃圾桶 Seabin，被裝設在港口碼頭的它，透過底部幫浦製造水流，讓海廢可以從水面被吸入，小至 2 毫米的微塑膠也可被收集到其纖維網袋內。印度的 AlphaMERS 團隊，則設計了攔截漂浮垃圾的柵欄與串聯清掃系統，可以清除河川與湖泊表面的廢棄物。有標誌性大眼、水車造型的 Mr. Trashweel，被設置在美國巴爾的摩港口，結合太陽能與水力發電，使用清除海上油污的攔油索，將垃圾引導到它的垃圾箱中，每年可攔截 500 噸垃圾。荷蘭的泡泡屏障 the Bubble Barrier ，設計原理也相當聰明，它會從水底產生「氣泡簾」，引導塑料垃圾到水面上，再利用水流把垃圾推向捕獲系統，克服了大型撈網會阻擋船隻或海底生物，以及高維護更替成本的問題。

廢漁網改頭換面？

不過要讓海廢界的奪命殺手——廢棄漁網「洗心革面」，在技術上有一大難關，因為漁網主要是以尼龍製作的。尼龍是聚硫胺高分子（Polyamide），在分子主鏈上因為有大量高極性的化學基，分子鏈間作用力較强，還能在產生氫鍵的同時，使結構排列整齊，造就了它優秀的韌性强度。

但如果用回收寶特瓶的「物理回收」，即沒有改變其聚合型態的方式來回收尼龍，尼龍的分子鏈就會斷裂，大幅影響纖維的機能性，走上被降級使用一途。好在如今已有廠商研發出「化學回收」尼龍的技術。收集來的廢棄漁網先被清洗、切碎成段，接著被高溫熔融，再透過像「術式反轉」的解聚（depolymerization）、分解、精煉及純化工序，讓尼龍從聚合物還原到單體狀態。這些原料單體會再被聚合，製造成尼龍再生粒子。被混煉改質、强化性能的粒子重新進行紡絲後，會形成全新的尼龍纖維，就可以被無限循環利用啦！

這種做法，可以大大節省原本用來製作原生尼龍的石化資源、減少碳排放，還可以讓廢棄漁網重獲新生。再生尼龍可以拿來做衣服、眼鏡，甚至可以搖身一變，變成你桌上的筆電！

「親愛的，我把漁網做成筆電了！」是誰這麼瘋？

是誰想到要把廢棄漁網做成筆電？早在 2019 年，HP 就領先全球，推出全球第一款使用海洋回收塑料的筆記型電腦，打破我們對海洋廢棄物的想象。在 2023 年，更進一步海洋垃圾中難以忽視的狠角色廢棄漁網，打造出 HP EliteBook 1040 G11頂級輕薄商務筆電！

HP EliteBook 1040 G11 貫徹環保永續理念，是世界上第一款採用從海洋中回收的廢棄漁網製作成鍵盤的筆電。除了讓廢棄漁網重獲新生，外殼也採用部分回收鎂合金製作，外盒包裝 100% 採用可回收材質。而且我敢保證大家絕對想不到，這台筆電的材質，竟然還包括回收的家庭用油！

是的，你沒聽錯，就是 cooking oil！食用油經過回收，可以製成生質材料聚羥基烷酸酯 (Polyhydroxyalkanoates，PHA)。PHA 是目前市面上唯一可在海洋分解之生質塑膠，可謂是新興生質塑膠材料中的明日之星！雖然使用回收材質會提高成本，但 HP 持續以實際行動，支持減碳、森林復育及循環經濟，創造永續發展。

你也許有疑問，用海洋廢棄物製作的筆電，性能靠不靠得住？別擔心，HP 重視環境保護，效能也不馬虎！HP EliteBook 1040 G11 完美展現 AI 潮流下劃時代的超效能，搭載 Intel® Core™ Ultra7 H 處理器，再搭配 Intel® Arc™內顯，3 大 AI 引擎實現高效能低功耗，大大提升生產力。

使用筆電時最怕遇到兩大痛點，第一是筆電太重，第二就是續航力。如果為了縮小電池、減輕筆電重量，又不得不犧牲筆電的續航力。不過這些問題，在 HP EliteBook 1040 G11 身上能同時迎刃而解，兩全其美。AI 效能與電力的平衡密不可分，透過 HP Smart Sense 智慧軟體，搭配優秀的散熱功能管理，再加上全新高密度渦輪電扇，筆電續航力不僅大大提升，更能降低機身溫度 40%，機身還能維持 1.18 KG 的優雅輕薄，讓你無論通勤出差，都輕鬆隨行。

這台筆電，還有什麽神奇的地方？

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• 環團公布西海岸海廢調查結果 逾六成來自養殖漁業 籲中央速與漁民協商 https://e-info.org.tw/node/232513
• 海保署今(109)年首度清除海底垃圾….廢棄漁網佔88.79%為大宗https://www.oca.gov.tw/ch/home.jsp?id=14&parentpath=0,2&mcustomize=news_view.jsp&dataserno=202012300001
• Evidence that the Great Pacific Garbage Patch is rapidly accumulating plastic | Scientific Reports 
• The status and fate of oceanic garbage patches | Nature Reviews Earth & Environment
• Explainer: What Is the Great Garbage Patch? | Earth.Org
• Plastics in a Circular Economy | Ellen MacArthur Foundation  
• Industrialised fishing nations largely contribute to floating plastic pollution in the North Pacific subtropical gyre | Scientific Reports 
• Ghost Gear: The Hidden Face of Plastic Pollution 
• Estimates of fishing gear loss rates at a global scale: A literature review and meta‐analysis 
• 海洋裡不斷抓交替的孤魂野鬼──幽靈漁具 
• 海洋吸塵器啟動！咦？怎麼一下就結束了？ – PanSci 泛科學 
• The Ocean Cleanup to Complete 100th Extraction Live From the Great Pacific Garbage Patch | Press Release 
• 海洋吸塵器完成首次任務下一步：為垃圾再製品建立透明「價值鏈」 | 環境資訊中心 
• Interceptor Original | Rivers | The Ocean Cleanup 
• Seabin 
• alphamers.com 
• https://www.mrtrashwheel.com/
• https://thegreatbubblebarrier.com/technology/ 
• 回收漁網之混煉改質與加工技術：材料世界網 
• 海洋回收尼龍混煉技術發展 
• 尼龍的蛻變－朝永續環保前進
• 廢漁網回收參考手冊 – 海洋保育教育文宣品 
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• 海廢新演繹蚵繩與漁網的循環經濟 
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