微軟要把已經終止營運的三哩島核電廠重新叫醒;Google、Amazon、Meta 各自在能源市場上卡位。再生能源搶不夠,接著搶核電廠,核電廠的約簽得差不多了,現在連鍋爐、電池這一類東西都在搶。國威在節目開場把這個畫面攤開:AI 的發展持續加速,把大家推到一個一開始沒有預料到的地方,能源不夠了。而能源正是這些資料中心能不能運轉的最底層條件。
核融合在過去幾十年是一句冷笑話,永遠再等三十年。這個局面最近鬆動了:一批新公司跳進來,時程也講得越來越具體。這一集不談深奧的量子物理,談的是供應鏈與製造。
來賓 Jim 以前是 Web3 新創的 CTO,現在整個人栽進核融合硬體的最底層,創辦了 Holonomy Systems。他一開場就給了一個很硬的說法:核融合的決戰點不在美國或中國的國家實驗室裡,而在台灣的半導體代工廠裡。他的另一個數字更直接:物理的瓶頸只是個位數的倍數,製造的瓶頸是五萬倍。
第一關不是能不能發電,是插頭插進去划不划得來
Jim 把整條路拆成連環五問。第一問是點火(ignition),也就是溫度、壓力與各種條件,到底有沒有達到 fusion 反應需要的環境。他的判斷是點火是真的,物理已經成功,現在唯一困住它的是工程與製造,是商用化這整段歷程。
第二問是增益(gain),輸出與輸入的比值,也就是大家常說的 Q 值。他提醒 Q 值有不同的定義方式,大致分 Q science 跟 Q engineering。新聞上看到「Q 大於一」、「Q 大於五」,很多時候分母、分子都不一樣,測的是當下物理創造出多少能量;那個能量要經過好幾層轉換,最後能不能變成插座上可以用的電,是另一件事。真正要談商用化,看的是 Q engineering,也就是插頭插進去多少電、插座出來多少電。這是工程問題,是把整場系統效率全部考慮進去之後,連差一兩個百分點都要榨乾的狀態。
國威補上美國國家點火實驗室(NIF)的例子:二零二二年達成自己聲稱的 Q science 大於一,到今天也沒有人會說那是商業上可行的方案。Jim 給的數字是,NIF 從 Q 大約一到二,爬到二零二五年實驗結果的 Q 等於四。他認為 Q science 的進展遵循 scaling law,把三重積(triple product)當北極星指標畫出來的曲線,每隔幾年就會往上攀一個量級,跟摩爾定律的形狀很像。順著這條曲線外推,二零二七年會走到哪裡,就出現各種預測,最激進的說法是每兩年翻一倍,Q gain 等於十都有可能。
他補了一句關鍵的話:在攻克工程難題的時候,知道「做得到」這件事本身,比「怎麼做到」還重要。
一天只能打一發的雷射,因為閃光燈只有百分之一被吸收
再往下一問是「有沒有造出來」。Jim 說,把一座電廠該扣的東西全部扣一扣,最後還要真的能發出淨電。核融合有兩條主流路線,磁約束是把電漿關在甜甜圈形狀的磁場裡,難度等於要把一顆太陽困住;慣性約束(ICF)則是用很多道雷射去轟炸一顆燃料靶丸。國威把問題往前推:NIF 二零二二年那一次成功,到今天也沒有直接變成商轉。
Jim 說,用災難去形容那個落差有點危言聳聽,他寧可叫它鴻溝。這個鴻溝的存在,反而證明這是一個值得大家去攻克的問題。
NIF 一開始不是為了發電。這座雷射設施在一九九零年代甚至更早就在規劃,掛在 Lawrence Livermore 國家實驗室底下,那個實驗室做的是核武器的研發、設計與測試。微型核爆的原理跟引爆一顆氫彈一樣,只是壓力源不同;既然不可能隨時在實驗室裡引爆氫彈,又想要快速迭代,就得做出微型核爆,而沒有什麼東西比雷射能量更高、更精確。所以 NIF 從一開始就帶著國家研發的色彩,試了將近二十年才做出點火。
真正拖住它的,是驅動雷射的泵浦。NIF 目前用的是閃光燈,好處是便宜、可以低價大量製造,缺點是發出的光頻譜太廣。gain medium 這種材料很嬌貴,只吸收其中一小部分的波長,其他波長吸收不了的就變成熱,散熱做不好,於是 NIF 一天只能打一發。Jim 給的數字是:閃光燈只有百分之一被吸收。
下一步的技術叫二極體泵浦(diode pump)。雷射二極體發的是單色光,可以直接對準晶體要的波長,光對光效率非常好。這一輪不管是 NIF 本身,或這兩三年冒出來的 ICF 新創,技術方向全部壓在 diode pump 上。Holonomy 做的就是這套系統裡的固態雷射,全名是二極體泵浦固態雷射(DPSSL),像一個放大器:先在別的地方充能、pump,最後再把它一次 pump 出來。
國威於是追問:既然痛點這麼明顯,一天只能打一發,為什麼奇異、西門子這些有資源做規模化工程的能源與重工巨頭沒有去解?為什麼輪到新創?
鴻溝不在真空腔裡,在真空腔外面那一圈
Jim 先把鴻溝的內容一條一條列出來,他的說法是,這裡面卡住的每一項都不是為了 fusion 而生,所以過去幾十年沒有人為它設計過。
雷射本身要怎麼做、效率多高,是第一項。靶丸怎麼製造、精度怎麼做,是第二項。核爆發生在腔體裡,腔體要怎麼遮蔽輻射、中子怎麼處理,是第三項。他特別點名中子很麻煩,中子無法被磁場捕捉,只能靠金屬壁去承受,所以反應器壁面的強度要能撐過高能中子的轟擊。
燃料的循環是另一項,而且目前極度稀缺。他在這裡解釋了增殖(breeding)這個聽起來很酷的詞:在壁面外面用熔鹽,熔鹽裡面有鋰,鋰的同位素跟中子反應之後,會產生更多的氚跟氘。也就是說,只要能把核反應搞定,它自己會持續生成未來的燃料,你只需要克服最初始那一批啟動燃料的數量。
慣性約束還有一個獨特的問題。靶丸噴射出來、雷射對準聚焦、然後轟擊,那請問發射系統是什麼?Jim 說那其實就是高速彈丸彈射加上視覺追蹤,國威立刻接上:所以這個技術是不是跟曝光機有關。Jim 也直接說,關鍵在於重複率剛好坐在一個臨界點上,頻率以下要做出 net positive 很困難。十赫茲這個數字,是十幾年前、大約二零一零年前後由 Lawrence Livermore 推出來的:他們先去想一座核電廠的經濟應該長什麼樣子、效率要達到多少才是民生可用,各種條件算完之後得到這個數。如果靶丸的製造產能夠、追蹤系統夠強韌,十幾赫茲、二十赫茲,甚至千赫茲,都是可達的目標。
至於 ICF 的光學,他講得更直白:人類歷史上沒有做過任何以抵抗這麼高強度輻射與高能中子為目標設計的光學元件。而這些看起來全部是工程題,不是物理題。他說,你能說出這個鴻溝本身,就證明了它跨得過去;真正麻煩的問題,通常是你還看不到的那些。
為什麼不是奇異、西門子,而是一間新創
Jim 承認大公司不是沒有動。General Atomics 最有名的是掠奪者無人機,後來轉型成專接國防生意、跟國家掛鉤比較深的複合體,它底下有一座 fusion 反應器叫 DIII-D。前面提到那些腔體物理、每秒十次的節奏、靶丸清理,他們都在做,甚至還成立聯盟,拉著下面的人一起做。
他的分界線在底層邏輯。大公司通常是因為有一份很巨大的合約、有案主委託,才去做這個概念,不是願景驅動,也不是市場驅動,而是大案分發下來,所以我去做。新創不同,新創本質上就是要從最底層去顛覆大公司做事的方式。有了 AI 之後,最稀缺的資源反而是創始團隊、也就是解決問題團隊的專注力;新創沒有那種冗餘的放大過程,也還沒有大合約,所以只能全力灌注去解決一個效率問題。他認為真正分出高下的,還是對未來市場的洞察。
國威接著把鏡頭轉到 Jim 自己身上:你過去在做 Web3、做軟體,軟體的世界習慣小步快跑、快速失敗、一個禮拜迭代,現在 AI 出來之後一天改版三次都不稀奇;但硬體不一樣,開一個模、測一次光學元件,半年跑不掉。這樣的背景,在解決這種硬派物理行得通嗎。
Jim 先回頭補了一個他覺得講得不夠精確的地方。大對小、快對慢這個框架成立,但新創跟大公司還有一個本質上的差異,除了解決問題的專注度,還有選擇戰場的能力。他說自己從 Peter Thiel 的《從零到一》學到、也應用在這次創業上最重要的一點:選一個你能壟斷的戰場。新創贏大公司,通常不是因為大公司沒有資源或執行力,而是新創選對了一個被忽視、未來卻會放大、會有飛輪或複利效應的東西。
至於他為什麼敢碰這個題目,他給了兩個線索。一個是他在做軟體之前,念的是清大工科系,工科系是以前的核工系。他不敢說當年的訓練能直接貢獻到現在做的事,但那個背景珍貴的地方在於,他不會害怕去碰物理,而且可以用軟體的思維,從局外的角度重新去看一個已經發展了二、三十年的東西。另一個線索是他的自我定位:一個 AI native 的 deep tech founder,一開始就是一個人、一台筆電、一個 AI,他覺得如何剖析一個問題的過程,可能比結論對觀眾更有價值。
選 ICF,因為它從誕生那天就是 dual use
他先把決定 fusion 這一局的前情交代清楚。最近五年最關鍵的技術突破來自 CFS(Commonwealth Fusion Systems),這家二零一七年從 MIT 分出來的公司,靠高溫超導的突破,把原本要兩、三層樓高的超導磁鐵做小了。Jim 的判斷是,在 AI 加速科學研究的紅利之下,一些原本被 block 住的場景開始變得觸手可及。
接著是選路線。以 deep tech 走長線的邏輯,應該選一個比較能夠去風險化的東西,他選了慣性約束。理由不是它比較簡單,而是它從誕生之初就是 dual use 的技術:那套雷射除了照靶丸,還可以照其他東西,比如無人機來了把它打下來。它的每一項技術都不是單純為了 fusion 而生,只是剛好被擺在 fusion 這個位置上。所以就算二十年後 fusion 的夢還沒成真,這套技術還是可以造福很多其他東西。國威補了一句:或者說它要二十年才能成真,但過程當中會有很多場景可以讓它磨練。Jim 說沒錯,這就是灘頭堡的邏輯。
他挑市場看兩件事,一個是毛利率,一個是客戶要的規格;通常規格越高、毛利越高,這兩個有點相輔相成。選定 ICF 之後,他用 AI 做大量文獻搜尋與回顧,去剖析 ICF 的供應鏈、也就是他所說的 enabling technology 到底卡在哪裡,結論就落在 diode pump 的二極體產能不夠、效率不夠好、不夠便宜。
接著他把問題轉回台灣:那台灣可以解決這件事嗎。台灣做晶片,過去也做很多主機板出口;主機板就是把別人的晶片買來、放在一起、做封裝。光子學要做的這個泵浦領域,可不可以照同樣的模式走?他後來發現行不通,因為這個產業還沒有大到可以養活中間那些整合者。於是他往更底層的元件去攻。
泵浦畢竟還是雷射半導體。他發現這裡面有兩種架構,而雷射本身有不同的 generation。現在大型採購在用的主流全部是第一代,也就是邊射型雷射(EEL),光通訊在用,最近 AI 的光通訊、光互連,大家投資的也都是 edge emitter。後面還有第二代跟第三代,也就是面射型雷射,沒有人看。沒有需求是第一個原因,從來沒有一個像 fusion 這麼巨大的市場驅使他們去做工程突破;第二個原因是那些 incumbent 已經把原本的客戶服務得好好的。他押的,就是這個台灣有機會、而且被大家忽視、技術上升潛力更大的方向。
有人做過嗎。十幾年前有一個美國團隊試過,美國甚至二十年前就發過專利,可是找不到便宜又可靠的代工廠幫他 fab,所以有人想過、有人發了 IP,就是沒有人做得出來。Jim 說這不是物理問題,而是三個問題的交織:你要有足夠的資本,要有耐心花五、六年去壓一個未來才會用到的東西,還要有製造經驗。十幾年前這三個條件都不成熟;現在台灣有製造經驗,缺的是資本跟耐心,而這兩件事,恰恰是一個有願景的 founder 可以帶進來的。
他的第一性原理推演很簡單:我要怎麼加速迭代?我生在一個全世界生產半導體最密集的島嶼上,我就坐在這個生態的旁邊,那我一定也能做到。國威補了一句:這幾年世界各國湧入台灣設生產中心、製造中心、研發中心,就是為了這個全世界最強的半導體與電子業製造實力,沒道理我們自己不利用。
Jim 說他這幾個月跟上下游聊下來,能力都有,缺的是願景、缺的是市場。台灣的代工終究是接單模式,客戶的需求就是我的需求,至於客戶為什麼有這個需求,他們不會去追問。他的角色就是去告訴他們:這裡有一個超級龐大的市場,fusion,甚至 fusion 以外的沿途市場,可能是太空、國防、能源,這是一件十年內會發生的事,大家一起來追。所以現在缺的是把這些製造能量連結起來、跑成一個迴圈,而這件事跟軟體經驗有很大的關係,因為很多時候你都在對接各種不同的資訊,而迭代常常不是卡在 fab 的速度,是卡在 fab 跟其他人之間的那些溝通。
台灣手上有什麼:四分之三的化合物半導體代工,跟一組一百二十瓦的陣列
國威把台灣這一側的牌面攤給他看。光電技術、特別是三五族化合物半導體的代工,台灣有穩懋、宏捷科這樣的公司;台灣代工廠合計生產了全球大約四分之三的外包化合物半導體晶片。學術端,陽明交大盧廷昌教授的團隊在面射型雷射的學術發表量全球排名前三,也和穩懋一起展示過超過一百二十瓦的高功率面射型雷射陣列。他接著問了一個聽起來有點刺的問題:會不會到最後,台灣又是在幫美國、歐洲這些核融合企業做高階發光二極體的代工?我們有沒有可能在未來取得某種程度的主導權?
Jim 的回應分成兩段。他先說,回答這個問題的時候,他已經不是以 Holonomy founder 的角度在回答了。國威的問法裡預設了一個立場,好像代工一定不好、一定毛利低,他想提另一個想法:代工其實是一種選擇,是商業模式上對你最優的解。台積電可不可以變成垂直整合廠?它完全可以,它掌握了先進製程,要變成三星那樣的 vertical integration 也可以。它為什麼不要?因為它很清楚,一旦變成垂直整合,就會侵蝕自己的利潤,因為你跟客戶之間就沒有信任了。客戶之所以相信台積電,就是因為相信台積電不會跟他競爭。代工從結果看毛利確實沒有終端來得高,但它本身就是一門成功的生意,至少在先進封裝這一塊是。
回到光子學、半導體這一塊會不會淪為代工。他說,現在這個階段要判斷能不能找到代工的第二條出口,有點早;但他認為自己往高價值、高階應用走的方向很有機會,原因是它是空白的,目前沒有任何一個人真的在百分之百朝這個方向衝刺。大多數人是拿著錘子找釘子,已經有什麼技術就到處 fit 看看,fit 的地方當然已經站著一堆 incumbent,你憑什麼競爭。所以他看的從來不是那些已經被佔領的紅海,而是那些功率還達不到、根本還到不了的地方。
他舉了兩個中國公司的例子,說明就算在快商品化的戰場,初期的產品定位與戰略選擇還是可以開出市場。大疆瞄準的是高階攝影玩家:那群人的痛點很具體,自己買一台 drone、再買一台攝影機、想辦法跟雲台弄在一起,不只造價高昂,還做不好。別人沒有想到這個方向,大疆選對了群體,從那裡往上打,最後打敗曾經的運動相機巨頭 GoPro。宇樹也不是第一家公司,Jim 唸書時代的明星是 Boston Dynamics,後來被現代收購、變成完全控股,在他眼裡有點像巨星的隕落。宇樹切的是實驗室裡做科研的科學家與研究團隊,他們最苦的是手上有一堆控制理論,卻找不到一個平台可以 demo、可以測試。而且機器人這個產業跟雷射、光子學很像,都是上下游垂直整合很嚴重、供應鏈關係複雜的地方,要切入必須有大招,而這個大招通常越靠上游越能守住護城河;宇樹選的題目是致動器,就是馬達關節要怎麼動、精準角度怎麼控制,要解決散熱、控制、能源效率。Jim 說他看到這個例子時眼睛為之一亮,這不就是 Holonomy 切入的角度嗎。他們不只選對市場,還壓對技術。
所以回到能不能脫離代工,他的答案還是兩個條件:你壓住的技術有沒有上行空間,以及商業化之後造價能不能便宜到極致;再加上你初期的灘頭堡怎麼切。這兩件事執行得好,或許可以脫離代工;執行不好,代工反而變成一個低風險的選項,至少還有代工的實力。
光子磚:先賣國防,再賣工業,最後才是電廠
國威接著介紹 Holonomy 的商業模式:同一個雷射模組,這個叫 Photon Brick、光子磚的架構,可以在不同階段賣給不同市場。第一階段成本一定比較高,所以先賣國防產業,因為它可以接受溢價,用來做高能雷射武器或反無人機系統;第二階段成本再降一階,賣給工業加工,做雷射焊接、除鏽;第三階段成本砍到白菜價,才能真正供應給核融合的商業電廠。他問 Jim,這聽起來很精明,聽起來也蠻冷酷:你要先從販賣軍火開始,用販賣軍火賺到的錢來補貼未來的能源夢想,是這個意思嗎。
Jim 先講前提:不一定非得是國防,只是國防剛好落到灘頭堡的特性裡面,小眾、付費意願高、毛利高,而且比較有耐心陪著公司一起成長。他也修正了「Photon Brick 就是我要造的東西」這個印象,用 SpaceX 來 echo:馬斯克他們做的不是火星公司,他們賣的是把物質送到太空的能力,北極星是每單位質量的發射成本,那是一個平台。他在做的是半導體雷射晶片,賣的是用光把能量投射到物質上的核心能力,這個能力會依照需求場景不同而有不同的功率需求。從光互連需要的毫瓦等級,到數十瓦、到千瓦等級,是一條爬坡曲線。為什麼上面那些沒有人討論?因為人類還做不到這個技術,甚至不曾想過,如果有一天能把光子遠距離投射能量的能力做上去,會開啟什麼東西。他說這是 Holonomy 的賭注。
用這條功率階梯回頭歸納,前面的市場就全部想通了:國防要的是數十、數百瓦等級的遠距離投射,核融合要的是千瓦等級,光通訊要的是毫瓦等級。國威問其他應用場景,Jim 拋了兩個。一個是太空之間的通訊,也就是 free space optical,衛星跟衛星之間用光來通訊,那光源從哪裡來?現在大部分用光纖或邊射型雷射,他這次在半導體會議上就遇到兩三組團隊,開始要用第二代、第三代的技術取代它,這個市場未來三到五年會商業化。另一個比較像思想實驗:如果把太陽能板發射到太空,把光轉換成電之後,再用雷射把電打回地球,可不可以?他說效率真的比較好,因為太陽能板的吸收效率之所以只有二、三十趴,原因是進來的光都是散射光、光譜很廣;如果你很確定進來的光是單一波長,目前效率最高可以做到六十趴。
核分裂是兄弟,也是最大的對手
國威把最後一個問題放在市場上。前面幾問都過關之後,還有一問是能不能付得起:Jim 說,最後要算的是 LCOE,也就是每一瓦電到底要多少成本;而核融合最大的競爭對手,其實就是它的兄弟核分裂。第四代核能、小型模組化反應爐(SMR)很可能在未來五年內越來越成熟,而且核分裂現在本來就在運轉,要解決的物理難關也比較少。有沒有可能核融合就這樣錯失了這個歷史性的資金視窗?
Jim 把邏輯拆成幾層。第一層是這一波核融合新創之所以能在最近三、五年蓬勃募資與活動,很大一部分當然是 AI 能源瓶頸的共識,但他認為真正最大的原因是二零二二年 NIF 點火成功的那個 demo,是它帶來了投資潮。第二層是房間裡的大象:地緣政治。他在美國這一趟觀察到的結論是,基本上每一個只要美國官員在場的會議,他們都一定會提到中國,中國現在開始做這個做那個,所以他們要快馬加鞭,趕快撥一筆款項,把錢給到科學家手上,趕快做出來。第三層是明星的存在,二零一七年那群科學家創辦 CFS,高溫超導磁鐵被突破。
他順著磁鐵多延伸了一個話題:高溫超導磁鐵關鍵的瓶頸在稀土,而現在大約百分之九十的稀土來自中國,美國那群人因此緊張起來,發現自己的供應鏈很脆弱。所以有些投資邏輯外溢到關鍵技術周邊的產業,像是美國專門做不依賴中國稀土來源的磁鐵新創,就獲得很大的關注。
至於核分裂,他認為它的瓶頸在燃料與原料本身,那是一個受高度監管、而且不是美國一家想改就改得了的東西。他用金融新創比喻:為什麼總是只有少數人可以做金融新創?因為那些人本身就有 connection,他知道監管應該往哪邊走。所以這個產業從下而上迭代的能量從根本上就受限,制度不允許它那樣做,它有門檻。SMR 短期會不會取代、會不會是大家的首選,那是一回事;SMR 迭代得夠不夠快,是第一個問題。他在美國也遇到很多做 SMR、做核分裂的人,他問他們現在遇到什麼問題、為什麼賣不出去,答案是拿不到 NNSA 的許可;沒有許可,你蓋不了電廠,也沒有辦法突破技術。這就好像為什麼會有人說,現在在太空鋪太陽能板比在地球便宜方便,因為地球的監管太複雜了。
所以 fusion 有一個紅利,因為它是一片 white space;就算今天 SMR 可以取得一部分 AI 留下來的空缺,長久來看,他們的賭注是 fusion 這個產業的紅利跟迭代速度。如果未來五年可以一直持續不斷 demo 一些 milestone,他覺得這個平衡就會被打破,後面還是很多大有可為的機會。
無限電力之後,我們會因為什麼感到匱乏
國威在收尾時把 fusion 的位置放回它該有的高度。它是能源的聖盃:如果 fusion 解決了,環境的破壞、污染、一大部分的需求都被解決,人類太空時代的能源問題可能被解決,甚至社會財富、貧富不均、糧食問題都可能被解決。但他也老實說,社會事實沒有那麼簡單,而 Holonomy 現在還是一家新創。
他提醒觀眾不要輕視任何一家新創。僅僅三、五年前,現在要上市的 Anthropic 或 OpenAI,都還是名不見經傳的公司,現在都是兆元美元市值的公司;而台灣自己就活在現在這個世界裡面。這一集裡最值得帶走的那條線,是 Jim 那句聽起來很違反直覺的話:卡住核融合的不是物理,是製造。台灣缺的資本跟耐心,十幾年前還不成熟,今天的製造經驗已經到位;能不能把這個缺口補起來,大概就是這一輪 fusion 賭注真正的內容。國威最後把問題留在半空中:假設我們真的奔到那個時候,那時我們會因為什麼感到匱乏?會因為什麼感到焦慮?那是一個無限供電、無限算力的世界,要拿什麼來填滿,就留待下一次的思想實驗室。