SciMu 科學募資，一個改變台灣科研的可能

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。

首先恭喜大家度過七八月份的颱風與暑假（呃沒有暑假嗎）九月份開學，〈SciMu科學募資平台〉從八月底到現在增加了幾個案件，內容一個比一個熱血。這幾個案子從北到南、從純基礎科學研究（台灣光子源發聲Ｔ恤）到在地氣象服務（屋頂上的天氣先生），正好展現了科學各式各樣不同的面向。

開始介紹幾個熱血專案之前，還是要再次強調：〈SciMu科學募資平台〉依然徵求各式各樣專案，不學術也無所謂，非科普也沒關係，只要你心心念念想完成的工作內容夠科學，不管是科學研究計畫或是偏鄉科學營，或者任何我們還沒想像到的內容，都歡迎你來提案，讓群眾來支持你！

醫起嗡嗡嗡──「醫週譯小時」前進校園推廣

先從八月底開始的「醫起嗡嗡嗡」談起。

在這個百家爭鳴的年代，人人想要留下痕跡、表彰自己的貢獻；卻有一群人抱持著「正確的知識屬於公眾共享」的心情固守在電腦前，為中文世界的大家們翻譯中文維基醫療條目，每個周五，風雨無阻。維基百科的社群精神強調知識的共享與中立，卻對於表彰貢獻者相當低調。也就是說，我們可以看完通篇精心整理過的條目，卻絲毫不會對作者留下任何印象。

這個「醫周譯」計畫聚集了優秀的醫學人才、翻譯人才以及熱情的維基人，希望透過翻譯經專家審核的英文醫學條目，有效提升中文維基醫學條目，甚至夢想未來可以完成一個可靠的中文醫療資料庫。這項工作他們不求金錢回報，只希望能夠有更多的夥伴加入他們的行列；也因此，才帶出了這個「醫起嗡嗡嗡」的專案。

「醫周譯」的夥伴們希望透過「醫起嗡嗡嗡」這個專案，募集經費來進行校園推廣（染指學校），讓他們可以找到更多的夥伴，替中文的網路世界轉譯出更多可靠的醫學資訊。

雖然個人曾經很無禮地形容維基百科撰寫者的形象為「一群電腦宅宅」（而且居然沒有被揍XD），接觸這個專案之後， 我腦海裡他們的身影高大而神祕了起來。這群擁有醫療知識、英文翻譯能力、程式翻譯能力的熱血青年們，替我們翻譯可靠的維基百科醫療條目，認真找出可信的資訊分享給大眾。他們的形象，越來越接近以下這樣。

中文維基保健醫療 「醫周譯」小組，邀請你來「醫起嗡嗡嗡」！

屋頂上的天氣先生

下一位，是同時具備鄉土服務與熱血精神的〈銀星氣象研究站〉。獨自觀測天氣37年，並非科班出身，卻將一份從孩提時代的興趣硬生生打磨成一套專業的呂權恩。在早期資訊不發達的年代，提供天氣資訊給在地的研究需求；時到今日，在臉書社團每天發布彰化地區的及時雨訊。

孩提時代經歷兩個颱風帶來的興趣，直到今日卻成為在地居民仰賴的天氣資訊服務。最大的夢想，是哪一天能募到足夠的資金，蓋一座足以做為在地地標的民間氣象站。因此雖然「屋頂上的天氣先生http://bit.ly/1LkkASQ」成為〈SciMu科學募資〉平台第一個正式達標的案件，也請大家繼續支持。

且不談太認真勵志的內容，光是看到呂大哥這三十年氣象相關的收藏，編輯部就小小地沸騰了，驚呼內容包括「那個是手繪的天氣圖嗎」、「我出生那一年的資料！」、「兩個颱風！」

請期待近日將發布更詳細的報導。

支持世界最亮的台灣之光！──〈台灣光子源〉

位於新竹的〈台灣光子源〉在2014年12月底試俥完工，可以發出全世界最亮的光，這件事情有多重要呢？

對謝耳朵來說重要到列入室友合約（而且遠比情人節重要）的大型強子對撞機，其主持機構〈歐洲核子研究組織〉（European Organization for Nuclear Research）在2015年4月以封面故事的報導了〈台灣光子源〉。

以下這段影片如果在今年開拍，兩位科宅爭論的內容有機會換成：到底是誰可以來台灣參觀！

更多的介紹請見：台灣之光「台灣光子源」能幹嘛？

但是一個這麼絕對世界級的研究機構，對於大眾來說卻非常陌生，尤其是還取了一個非常嚴肅圖文不符的名字「國家同步輻射研究中心」。同步輻射中心在2015年5月底的經費爭議後，希望能聚集關心台灣基礎科學研究的人們繼續關心〈台灣光子源〉後續的進展，因此發起了「台灣光子源紀念Ｔ恤發聲」活動，所得盈餘將全部用做科普活動推廣。

〈同步輻射中心〉未來還打算邀請贊助者參觀世界最亮的「科學神燈」！

看完這麼多精彩的提案，是不是很令人振奮呢？
〈SciMu科學募資平台〉誠心邀請你，不只是贊助這些提案，也趕快來提出你的科學好點子吧！

【同場加映】別讓鰻魚成為只能在博物館見到的傳奇生物！人工繁殖鰻魚的第一步
未來的二十年內鰻魚的命運究竟會如何呢？需要你的關注！
「鰻魚飯拯救計畫」倒數計時中！

【同場加映】火箭大叔前瞻計畫
資助校園火箭隊，讓他們飛向太空！

講到鰻魚，我們都會想到日式料理中的鰻魚飯，其實日本人眼中最好的鰻魚苗多來自台灣！鰻魚的培育和養殖曾經替台灣賺進大量外匯，直至今日鰻苗數量不再，鰻魚的養殖也漸漸步入夕陽產業。

高雄大學生命科學系副教授黃永森沉浸在鰻魚相關研究二十餘年，主要研究魚類的生殖生理學。一如經過多年漂蕩、終於抵達港灣的鰻魚的生活史，黃永森經歷水試所、海生館不同的研究環境後，終於在高雄大學落腳。他從在法國留學時就開始從事鰻魚的研究，經歷二十幾年與鰻魚相伴的學術歲月，談起相關的內容依然興致勃勃。

今年，他在〈SciMu科學募資平台〉提出的募資專案〈別讓鰻魚成為只能在博物館見到的傳奇生物！人工繁殖鰻魚的第一步〉希望能在資金短缺的情況下，找到方法繼續這項研究工作。

因上溪下海而鮮嫩可口

鰻魚是一種耳熟能詳的食材，牠們生活史卻超乎想像地複雜。日式料理常見的白鰻（又稱日本鰻，Anguilla japonica），幼體出生在馬里亞納海溝附近，剛孵出的鰻魚幼體為半透明、幾乎沒有運動能力的「柳葉魚」，循著洋流漂到大陸邊緣時第一次變態為「玻璃鰻」，漂浮到河口的玻璃鰻開始累積色素，就是每年冬天海口魚人撈捕的「鰻線」，在淡水成長的玻璃鰻成為「黃鰻」，經過數年的發育才再一次變態為「銀鰻」，需要回到海裡才能達到真正的性成熟、配對產卵。

黃永森解釋，鰻魚之所以滑嫩好吃，和牠們的生活史應該有很大關連。用顯微鏡觀察鰻魚的肌肉組織，可以發現牠們的脂肪分布在肌肉纖維間，就像霜降牛肉，脂肪與肌肉交雜。許多魚類最嫩的地方是累積了許多脂肪的魚肚，鰻魚則是全身都散布了脂肪。黃鰻長大就是一系列養胖的過程，脂肪比例可以高達體重的60%，很可能就是為了累積能量提供不進食的銀鰻時期回游到產卵地之用。

歐洲的研究已經證實，黃鰻和銀鰻的發育重點差異之一就在於體脂肪的含量不同，目前已知，黃鰻的體脂肪需要高到某個程度，才會開始變態為銀鰻，而銀鰻則還要等到降海之後才能真正達到性成熟。

生命，自有出路？

最近電影《侏儸紀公園》又拍了續集《侏儸紀世界》，許多人非常熟悉這句出自《侏儸紀公園》的名言：「生命自有出路。」但鰻魚複雜的生活史，卻像自找麻煩似的，出路難尋。

黃永森表示，就生殖生理學的角度，鰻魚是個非常有意思的研究對象。大小白鼠這類實驗室常見的飼養的物種反而難研究，因為生活史太快，一眨眼所有的事情都過去了；鰻魚則是另一種困難：所有細節都充滿謎題。

長成的鰻魚必須離開長大的河川潛入深海，才能達到性成熟，鰻魚的生活史和鮭魚正好倒過來。鮭魚如果受限某些因素無法降海，仍有機會演化出陸封型的鮭魚，台灣鱒就是個好例子；但假如鰻魚遲遲未能入海，牠們可以在淡水裡長得異常大隻，卻還是不會成熟產卵，停滯在黃鰻時期。2008年就有新聞報導，在日月潭裡捕捉到一隻175公分長、15公斤重的鰻魚，最後發現那是一尾澳洲鰻，推測是人為放到日月潭。

生殖生理學研究主要希望找出影響動物生理的關鍵環境因子，鰻魚入海後，會遭遇鹽分、溫度、深度、光線、運動量等等劇烈變化，究竟是哪個刺激因子誘發了型態變態和性腺發育？從黃鰻變態為銀鰻取決於身體體型，或是年齡？為何有一定比例的鰻魚就是無法人工催熟？目前為止鰻魚的生殖還是充滿謎題。

這也是黃永森今年在〈SciMu科學募資平台〉提出的募資專案〈別讓鰻魚成為只能在博物館見到的傳奇生物！人工繁殖鰻魚的第一步〉想要解決的問題。

一尾一億日圓的人工繁殖鰻

一條白鰻要完成完整的生活史，需要經過溯溪下海，超過三千里的漫長遷徙，因此，人工繁殖鰻魚籠罩了許多難題尚待解決。直到今日，人工養殖的鰻魚種源還是只能來自野外捕捉的鰻苗。

日本鰻魚養殖加工是非常龐大的產業，日本在人工養殖的研究砸下大筆經費。一隻鰻魚的平均產卵量是80萬顆卵，這可說是以「魚海戰術」完成的研究。2000年的時候養出了第一代人工繁殖達到性成熟的個體3隻，平均每隻花費一億日圓（依當時匯率約為新台幣2780萬）；目前日本已經養到了 F3（第三代人工繁殖的子代），成本為一尾一千萬日圓（約新台幣256萬），他們期望能做到十年內將成本壓低到一尾一百日元以內。

黃永森自許以自身實驗室設計，綜合不同的環境調控以及人工注射腦下垂體研磨液，能研發出以簡易設備研究完成的白鰻催熟的操作配方，針對人工養殖建立初步可行可推廣的飼養模式。「之前曾經達到過GSI（生殖腺指數）超過20，鰻魚約30多就算性成熟了。」

國內嘗試養殖種鰻往往要大筆投資在設備，由於受限經費以及考量未來的推廣效益，黃永森希望未來參考日本的研究內容，能以簡單而關鍵的設備完成飼養模式的開發。

20年後還看得到鰻魚嗎？

2013年開始，農委會公告除花蓮縣及台東縣，其餘縣市每年自3月至10月底，禁止以任何方式捕撈鰻苗，並輔導各縣市政府公告轄屬至少一條河川之中下游流域，全年禁止以任何方式捕撈鰻魚，讓成鰻降河產卵，以增裕鰻魚資源。農委會之所以採取此措施，主因就是近年全球的鰻苗數量正逐漸降低，台灣的鰻魚養殖產業也因此岌岌可危。

談到大家關心的二十年內還吃不吃得到鰻魚飯，黃永森表示：「我想20年內應該都還看得到，60年就很難講了。」

他認為，因為鰻魚溯溪的生活範圍很廣，所以鰻苗被捕捉殲滅的速度沒那麼快。從台灣、中國大陸沿海一路到東北亞的韓國、日本一帶都是鰻魚生活範圍，這麼大的範圍讓牠們還有一點點喘息的空間，但是在鰻苗日漸減少、價格越來越高的情況下，可以預見捕捉範圍會逐漸擴大。實際上，最有效的資源管理方法就是盡量不要抓，至少在冬天這段人為捕捉最密集的時間裡設立一些限制，好留給鰻魚苗一條生路。

有人提議，採取放流鰻魚作為保育措施。黃永森對此採取較保守的看法，一方面，難以確定人工飼養的個體是否已感染疾病，可能會影響野外的族群；另一方面，被放流的個體很可能還沒成熟，尚未達到自然界鰻魚回歸大海時的生理狀態。近年來的保育趨勢強調「棲地保育」，與其針對一個單一物種用盡資源，有效地保護牠們的棲息環境效用會更大。

科學還只是真理大海之前的小貝殼

Q：請黃永森老師提供一些建言給泛科學的讀者。

A：（頓一下）科學不是人生唯一的解答。

對生命科學有接觸的人都知道，這些年做生科研究的成本越來越高，實際上的發現卻越了越少。以這些年很熱門的癌症研究為例子，每個學生報論文結論都說，這個研究可以替癌症治療帶來一線曙光，聽一聽就會覺得，這麼多年來這麼多個一線曙光加起來總該天亮了吧。

並不是說科學方法或科學態度是錯誤的，而是我們常用的科學研究方法重點在於控制變因，找出那個細節對結果最有影響；對於一些複雜系統的解謎能力相對地弱，只強調科學方法有些時候反而會對於解讀問題構成阻礙。就像我們現在談到中醫，中醫的系統不完全科學，有時候卻能解決西醫無法解決的問題。

科學研究，大概就像牛頓的名言：我們就像在海邊玩的小孩，會為了偶爾撿到的小石頭和貝殼欣喜，卻對面前的真理大海視若無睹。

為什麼現在的鰻魚飯越來越貴越來越少？因為到今日所有鰻苗都還是來自越來越少的野外撈捕。想在人工環境下繁殖鰻魚，還有很長的路要走。本研究需要你支持，挑戰鰻魚人工繁殖第一步：改進刺激種魚卵巢發育之方法。

黃永森的募資專案〈別讓鰻魚成為只能在博物館見到的傳奇生物！人工繁殖鰻魚的第一步〉