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【散熱劃時代革命-液冷散熱】
時間：2021/8/1
發文：NO.1287篇
大家好，我是 LEO
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❖晶片效能越強-解熱難度越高
隨著半導體晶片發展-體積越來越小，電晶體密度越來越高，逐漸朝向高性能，超薄，微型化發展，電子元件散熱的空間越來越小，單位面積內所產生的熱能卻越來越高，無論是手機、電腦發熱發熱密度皆呈現指數級增長，此外，加密貨幣挖礦場，大型伺服器與資料中心，高階CPU、GPU產生的熱能更為驚人，如果熱能不能快速有效散出，輕則影響效能，嚴重會導致電腦或手機產生「電子遷移效應」，導致當機無法工作。
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❖台積電未雨綢繆超前部署
今年7月台積電在超大型積體電路 (VLSI) 研討會，展示晶片水冷研究結果，採用水通道直接引導到晶片，藉此提高晶片散熱效率。聽起來覺得不可思議，為什麼突然做這項研究？傳統晶片散熱-在晶片上塗導熱矽脂，將熱量傳到散熱器底部，導熱管、水冷管再將熱量導到鰭片，最後風扇將鰭片的熱量吹走，完成散熱。
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但是，若未來晶片採用 3D 堆疊技術，最新的SoIC先進封裝可以任意組合各種不同製程的晶片，除了記憶體甚至還能直接將感測器一起封裝在同一顆晶片裡面，線路的密度將是2.5D的1000倍，散熱就會遇到大瓶頸。
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3D堆疊晶片設計更複雜，更小的微縮製程，把晶片一層一層的堆疊起來，中間部分難以有效散熱，所以台積電的研究人員認為，解決方法就是讓水在夾層電路間流動，讓水直接從晶片內帶走熱量，這是最有效的方案，這裡指的水並非一般純水，而是不會導電的介電液，實際上操作起來非常複雜且昂貴，目前處於研究階段，這顯示出解決晶片散熱問題，將是半導體產業未來重要發展趨勢之一。
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❖晶片改朝換代推動-伺服器新設計
我們從上面描述可以知道新晶片設計只會更小，更複雜，更熱，而伺服器產業面臨的問題會更大，試想大型資料處理中心，裡面有多少伺服器？多少高階CPU、GPU都是24小時不斷電持續運作，龐大的熱能如何處理？當處理器的瓦數越來越高，一般來說，處理器的熱設計功耗超過240W就很難用風扇(氣冷)來解決，偏偏霸主Intel或是AMD新一代處理器動輒超過270甚至280W，現在馬上面臨到需要液冷散熱來帶走熱量。
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❖跟著產業霸主的方向走準沒錯
Intel在伺服器市場，主流解決方案以x86架構為主，全球 CPU市占率約 92%左右。未來Intel 仍將保持產業龍頭的地位，圍繞它的 CPU平台的升級仍是影響伺服器硬體產業鏈周期性變化的關鍵因素。
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2021 年第一季開始Intel最新的 Whitley Ice Lake 的處理器已向資料中心業者小量出貨，第二季開始放量，到第四季預估將占總出貨量的 40%，滲透率將大幅且快速提升，下一步，Intel英特爾預計 2022 年初量產支援 PCIe Gen5 的 Eagle Stream 平台，將會加速升級資料傳輸速度。
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❖英特爾正式將水冷散熱放進白皮書
有趣的事情來了，產業龍頭也意識到新平台-散熱問題非常棘手，2020年Whitley平台是intel「首度」將水冷頭(注意：非浸沒式)納入技術白皮書，更誇張的事情是未來的新平台 Eagle Stream第一顆CPU Sapphire Rapids至少 300W以上，甚至將來很多GPU會達到500瓦甚至700W以上，水冷散熱方案成為唯一解方，冷卻液監控主機(CDU)與水冷頭(覆蓋在處理器上方的水冷散熱片)全世界只有三家廠商通過Intel認證，台灣的廣運(6125)是唯一兩項全拿的合格供應商。
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❖節能減碳-省電又可以賺積分
歐盟在7月剛通過55套案，其中碳邊境調整機制，又稱碳關稅，預計自2023年起試行，2026年正式實施，先從鋼鐵、電力等產業先行，但是用電大戶的資料中心無法置身事外，跟大家分享一個數字會比較有概念，2017年中國數據中心總耗電量為1200-1300億KW，超過三峽大壩與葛洲壩電廠2017年全年發電量總和(分別為976億KW、190億KW)，占中國總發電量的2%，到了2025年資料中心耗電將高達 3842億KW，占全中國總發電量的 6%，這隻吃電怪獸肯定會被盯上，高排碳業者會被課較高關稅(碳關稅)，將進一步帶動資料中心業者積極導入液冷散熱達到「省電」與「節能減碳」的效果，甚至有望仿效電動車Tesla透過碳積分來挹注獲利，可望大幅提高液冷散熱滲透率。
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❖水冷散熱技術門檻高-不簡單
2021年3月26日雲端資料中心伺服器開發商---緯穎科技宣佈，參與資料中心液冷廠商LiquidStack的A輪融資，並取得一席董事席位，其實早在2019年緯穎就與3M合作開發液冷方案，但是3M的電子氟化液是非導電-介電液是一種專利配方，掌握在3M手中，未來耗材都需向3M購買補充，入股LiquidStack可望取得自主技術。
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大家知道這種-不導電的「介電液」有多貴嗎？1公斤要價100美元，一個180KW的機櫃光是介電液裝滿就要價1000萬，重點是這個介電液每年都會耗損，需要定時補充，這樣就知道賣水的概念有恐怖、有多賺了吧，得介電液者得天下。
就算目前短期重點放在一般的「冷卻水」，得到英特爾認證的兩款冷卻水，一個櫃的成本大約7~8萬元，廣運集團研發成功的介電液打七折賣，一公斤70美元就相當有競爭力，而冷卻水一個櫃更只需要8000元，重點是水要通過認證，水在管線裡面跑如何恆久不變質？裡面還必須添加抗凍劑、苔癬抑制劑等特殊配方，是不是很多眉角！這些都是LEO深入研究去挖出來的。
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❖廣運(6125)上中下游整套系統全部整合
目前有三大產品線，水冷背門(20~25萬)/櫃，水冷頭(100~150萬)/櫃-目前英特爾首度放入新平台技術白皮書，已通過Intel認證，浸沒式機櫃(1000萬)/櫃，此外還有最重要的冷卻液監控主機(CDU)它是水冷散熱技術的根源，還有各種耗材、管線、冷卻水、介電液都是未來的發展重點。
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傳統散熱模組雖然便宜，一個42U的機櫃，風扇加散熱模組成本頂多台幣8~10萬，但將來水冷變成剛性需求，水冷頭機櫃，水對氣120~150萬/櫃，水對水90~120萬/櫃，全球的資料中心大約有 500萬櫃，每年新增30萬櫃左右，大家可以算看看，這產值增速有多恐怖。
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目前全世界只有2家公司有能力量產伺服器等級水冷頭機櫃，雙鴻、超眾這些傳統大廠要跨入最難的CDU(水冷監控主機)至少需要5年以上的參數與經驗值，而廣運的陳總已經深耕30年的散熱產業經驗，水冷頭機櫃的五大關鍵零件--廣運擁有四項(CDU、水冷頭、分岐管、制冷背門)盲插或快接頭，這個產業很新，很多法人也還沒那麼了解，有很多眉角，很多技術秘密，篇幅有限今天LEO就先介紹的這邊。
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天佑台灣，疫情早日結束❤️

“坐月子”還是“做月子”
廣義的“月子”，通常是指生產後一至三個月，古書即有“彌月為期，百日為度”的說法。而根據現代醫學所描述，生產者從其胎盤娩出到生殖器官恢復舊貌，約需六至八周的時間，所以現在所指的“月子”，約為42～56天。
在這段時間裡，產婦須有適當的休息與調養，以期恢復至未生產前的身心狀況，俗稱“坐月子”；而“做月子”指的是產婦與周遭協助其“坐月子”的人之所作所為，這些行為所發生的時間，可以從生產前（甚至從懷孕起）便開始進行。換句話說，前者較為狹義，後者則屬廣義之言。

坐月子的內容與意義
由於傳統農業社會對“延嗣”（傳宗接代）的重視與需求，強化或恢復婦女產育能力自古即倍受關注，而產後坐月子，便是確保婦女身強體健的重要方式之一，它通常包含了禮儀文化與食藥保健兩方面的規範與禁忌。
禮儀文化部份，因事關家族信仰與其體現誠意的方式，故不屬本文探討的層次。
至於食藥保健，可分為養生保健與食藥調理兩大範疇，然由於社會形態、經濟條件與醫療水準的變遷，這些概念不復皆合時宜，但以現代中醫觀點探察，多有依據的。

養生保健類

一、個人衛生
（一）不可吹風？
中醫古籍有言：“產後七日內，毋早起以冒風”，“忌貪涼用扇、當風坐臥”，考諸其意，這應是擔心產婦於坐月子期間感受風寒所設，俗稱“月內風”。狹義的“月內風”，專指月子內產婦感冒的現象；而廣義的“月內風”，則泛指了產婦在坐月期間發生的各種病痛，包括頭痛、頭暈、筋骨酸痛、肌肉無力、手足冰冷、容易感冒…等症狀。中醫認為“風為百病之長”，意指人體一旦感受風邪，則百病叢生，而若發生在月子期間，由於產後體況本即虛弱，再加上上述疾患纏身，非但月子坐不好，體力難以恢復，這些病痛更將終身難癒。
因此本人建議，生產後，不論天氣冷熱，只要可能處於受風吹襲的環境（外出、居家開窗或吹冷氣），儘量披上薄的長袖外套或襯衫，常頭痛者，甚至須戴上帽子，以避免關節直接受風，應可減少得到“月內風”的機會。

（二）不可洗頭、洗澡？
此亦應是擔心婦女產後洗頭或洗澡容易感受風寒而設。過去的浴室不易擋風（民國五、六十年代，我家的浴室是用竹籬笆圍起來的，多少有縫隙），而且熱水是先在廚房煮熱後，再搬至浴室使用，在這種條件下洗頭、洗澡，感冒的機會自然很大。
以現代密閉的盥洗空間，只要洗的是熱水，在浴室內將頭髮吹乾（用熱風）並將身體迅速擦乾，且不要一出浴室便吹冷氣或電扇（因毛細孔尚未正常閉合），受到風寒的機率應不高。）
有一種人不能洗頭，即當月經來時洗頭會突然令月經中止者，這種機率約百分之一甚至更低，惡露未盡前只好先行忍耐，因會造成惡露羈留，無法排出。

（三）不可碰冷水？
這也是擔心產婦受寒所設的禁忌。古時候的水，多是生水，不一定乾淨，有的地下水溫度甚低，產後婦女身體較為虛弱，若常碰觸，易致關節受寒，氣血循環不暢，甚至造成關節酸痛，遷延不癒。因此本人建議，若需碰水，宜用溫熱水，並儘速擦乾，可以避免上述顧慮。

過去有“產後七日內，毋行走以傷筋骨”，“禁爬樓梯、彎腰、蹲、屈膝、盤坐”的說法，應是怕產婦過度勞累所設。
由於生產過程催產素的分泌，會使身體的結締組織稍微軟化並較具延展性（如自然產者，恥骨聯合處會被撐開），產後進行上述動作有可能造成關節韌帶過度延展或鬆弛。因此生產後一至二週內不宜做過度伸展與劇烈的運動，只需稍微活動筋骨，促進氣血循環便可，至於加強活動量則以三週後較為適宜。
此外，圈圍束腹帶可避免子宮下垂（子宮也是靠韌帶與結締組織懸吊或支撐於腹腔內）或骨盆擴大，建議產後便可開始使用。

三、情緒
“產後不宜大喜、大怒、哭”，這應是老一輩怕產婦發生“產後憂鬱症”所設的限制。
古人發現情緒的過度反應，均會損及人的五臟六腑而導致生病；然而不論西醫或中醫也都認為過分地抑制情緒，亦會導致身體與心理的疾病（如中醫學的肝鬱證候與西醫學的心身症候群…）。因此完全不准有情緒表達是過於苛求，但過度地情緒宣洩則是需要管理與控制的。

四、育樂
常見產婦被禁止看書、看電視或打電腦，應是基於保護其眼睛所設。古書的字體小，且月內房的光線多為不足，再加上產婦體虛，禁止看書，自屬合理。
然以目前的電氣設備，本人認為只要在光線充足的條件下，不要閱讀過久或看太小的字（最好是只看大標題），應是可被接受的。至於看電視或電腦，則應選擇不易晃動或閃爍的顯示器（如液晶或電漿螢幕），每次不要超過三十分鐘為宜。

五、房室生活與工作
古有“百日內忌夫妻交合，犯者終身有病”，“月內毋勞女工”，“須至滿月，方可照常理事”的說法，這應是避免產婦過度勞累所設的禁忌。
由於產後身體的復舊，約需六至八週的時間，因此建議八週後再恢復工作與房室生活，應是比較恰當的。

食藥調理類
一、飲食
對於產後的飲食，自古即有明訓：如“毋食冷硬物”、“毋食重濁、辛熱、生冷”，“外薄五味、大冷、大熱，謹節飲食”…。
生產後的婦女，體質較為虛弱，中醫認為此時若攝取太多偏頗屬性與味道過重的食物，易增加母體自我調節與代謝的負擔，以下這些食物，建議不宜多吃。
1.寒涼類：冰品、西瓜、水梨、葡萄柚、柚子、橘子、山竹、蓮藕、綠豆、白蘿蔔、番茄、大白菜、苦瓜、黃瓜、絲瓜、冬瓜。
2.辛辣性︰辣椒、大蒜、芫荽、老姜、蔥、沙茶。
3.燥熱性︰茴香、韭菜、肉桂、羊肉、狗肉、龍眼、荔枝、芒果、榴槤。
4.刺激性︰醃漬品、咖啡、咖哩、燒烤、油炸。 5.酸性：酸梅、醋、檸檬。
【註】鹽或較鹹的食物，若攝取過多，會使水分較難代謝，進而可能增加心血管與泌尿系統的負擔。
【註】酸性食物因較具收斂性，多吃會使惡露不易排盡。

（一）不可喝水？米酒水代替？
民俗觀點認為多喝白開水會使身體的水分不易代謝，而造成脂肪堆積，甚至自此擁有肥胖身材而不易恢復，因此坊間多建議產婦不能喝純水，須代以米酒水或其他茶飲。
其實本院（中國醫藥大學附設醫院）二十多年來對數萬名產婦進行產後調理，除非特定體質者（腎臟病、高血壓、嚴重水腫…），從不限制產婦喝水，理由是坐月時飲用的湯汁、藥液、茶飲或米酒水與白開水的水分子進入人體後，其吸收或代謝路徑並沒有什麼不同；換句話說，既然都是水，喝白開水會胖的人，喝米酒水也會胖，那麼，何須限水呢？身材難以恢復，問題在於體質異常，而不應歸咎於喝白開水與否，因此我們認為，根據不同體質，處以不同的藥物來協助其代謝，才是雕塑身材的根本之道。
再來談“酒”的問題，適量的酒可以促進血液循環，與肉類共同烹煮更可促進其脂溶性成份的釋出，進而增加食慾或促進人體的消化與吸收；但近代醫學也發現，過量的酒精，會導致胰臟急性發炎，若嬰兒喝了高濃度酒精的母乳，更可能會出現嗜睡、感覺異常甚至過度換氣的現象。因此，在食物烹煮過程中加酒提味，有助於人體氣血的循環與營養成份的吸收，但過量甚至終日攝取含酒精的水，則是矯枉過正了。

（二）要吃麻油雞酒？
台北榮民總醫院小兒科的一份研究報告指出：“台灣產婦的母乳營養成份與含量遠高於美國、加拿大與澳洲。其中多元不飽和脂肪酸尤為突出，亞麻油酸、花生油酸、二十二碳烯酸（ＤＨＡ）更是以幾近完美的比例來分配；其更進一步認為，這是台灣婦女坐月子時以麻油雞酒進補的結果。”因此我們認為產後食用麻油雞酒是有其正面意義的，但是炒麻油與酒的用量，應依傷口復原狀況與個人酒精耐受度，適量佐用。
【註】麻油經炒過後，屬於燥熱溫補食材，過食有可能造成火氣太大或傷口復原不佳。

二、藥物
台灣人喜歡自己當醫生
這是筆者從事醫療事業以來，深刻的感覺。由於中藥的應用行之有年，加上一些常見中藥如人參、黃耆、當歸、川芎，在一般中藥房、菜市場垂手可得，“自己當醫生補自己”，已是人之常情，甚至是“家常便飯”，月經來吃四物湯補血，產後吃生化湯幫助子宮收縮，手術前後吃些八珍湯或人參、黃耆，寒流時來個十全大補湯…等，諸如此類，不勝枚舉。然而這樣進補的結果，並未達成人們冀求的健康狀況，倒是蓬勃了整個醫療市場；我們在臨床上發現，這些喜用中藥進補的人，反而成為醫院的常客，殊不知，既然是藥物，就有其適應症與副作用。舉個例子來說，大家都知道，生產後要吃生化湯來幫助子宮收縮，卻不曉得自古以來生化湯因藥物組成與劑量的不同，就有數十甚至上百種，您吃的生化湯到底是哪一種？中醫一向強調“辨證論治”，大意是指：“調理不同體質的人，會用不同的藥物”，換句話說，吃同一帖藥，因每個人體質不同，會出現不同的結果。因此，我們強調，產後坐月子，既然是人生大事，就不應草率行之，尊重醫師的專業，方為上策。

（一）流產或小產亦須吃藥調理？
流產或小產本即易造成孕婦的身體受損，週數越大，因影響母體越多，愈須配合調理；通常大於二十週者，比照足月產，至少須調理四週；小於二十週者，則依其週數或身體狀況進行一～三週不等的調理。倘若因流產或小產，造成母親心情不佳，則須加強注意其情緒調適狀況，甚者尚須配合心理諮商，以渡過這段時期。

（二）生產前或剖腹產前先吃補？
這是個錯誤的觀念，所謂“補藥”，通常是溫熱性質的中藥，如黃耆、人參、當歸…，這些藥都有其特殊用法，甚至不宜於生產前或手術前單獨服用。
有研究報告指出黃耆跟人參因為是補氣藥，自然產前單用有可能因為補氣升提的效果而造成產程遲滯、甚至陣痛暫停的現象；剖腹產前獨用則有可能因為氣血循環過於旺盛而造成產程大量出血。因此，本人建議這些藥物應於醫師指示下服用，切勿自做主張而徒留遺憾。

（三）產後一定要吃生化湯、十全大補湯？
一般體質的產婦，產後吃生化湯，可以補血並幫助子宮收縮以排除惡露，但如上所述，每個人的體質與狀況不同，因此適合吃的生化湯也需經醫師診斷、處方再行服用，通常從第一天到第三天開始，約需吃五～十帖。至於十全大補湯，因為可以大補氣血，一般多在坐月子的第四週後才開始服用，而藥物組成與劑量也會因人而異，一般至少吃三～五帖，甚至更多。
然而，有的人體質特殊，或生產前後有特殊狀況（如產後大出血、妊娠糖尿病、子癇症…），並不會給予這些處方。總之，經醫師診斷後，處以適合個人體質的方藥後，再行服用，是確保身體順利復原的不二法門。

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