磁電晶元成晶元領域熱點，美國與中國齊發力。
全球數位化的飛速推進，無論是無人駕駛、雲計算、人工智慧還是5g，都在迅猛發展。5g網路的普及將推動物聯網產業進入爆發階段，各種物聯網裝置將如潮水般湧現。根據權威機構analytics提供的資料，預計到2023年，全球物聯網裝置數量將達到215億左右。
智慧型手錶、智慧型手機、pc等各類裝置，每次通話、瀏覽網頁或***都會產生大量資料，影響著應用程式和後台服務端的資料中心。然而，這種發展也帶來了乙個問題，即巨大的用電量。據資料顯示，我國資料中心的耗電量已超過三峽大壩的發電量，而全球資料中心的耗電量已佔全球耗電量的3%。
資料中心中，晶元是主要的能源消耗者。手機和電腦等裝置會因長時間使用而發熱，而資料中心中千億級別的晶元持續運轉，其發熱程度遠高於其他裝置。除了晶元耗電外，冷卻也需要大量電力。因此，研發既節能又強悍的晶元成為全球科學家共同攻克的難題。
在晶元領域，美國作為數字科技的領頭羊，前段時間公開了一種高效節能的新型晶元——「鐵鎵磁電晶元」。由密西根大學的科學家領導的團隊研發出了這種由鐵和鎵組成的材料，其「磁致伸縮」效能是同類材料的兩倍，並且成本遠低於其他同類材料。磁致伸縮是指當材料的形狀與磁場相聯絡時，會導致磁場的改變，這一特性是新一代計算裝置的關鍵。
磁電裝置利用磁場代替電力來儲存資料中心的1和0，即使是微小的電脈衝也會使其稍微膨脹或收縮，改變磁場的正負極。相較傳統晶元所需的穩定電流，磁電晶元將大大降低計算設施的電力需求。
長期以來，這種材料大多採用稀土元素，但由於其昂貴和稀缺，美國專家通過結合鐵和鎵研發出了高水平的磁電晶元。這種晶元不僅適用於大型資料中心，還可以應用於智慧型手機等裝置。訊息稱，這種晶元將由英特爾進行規模化生產，已申請專利，並刊登在《自然》雜誌上。美國在解決晶元用電問題上取得了新的技術突破。
然而，我國早已意識到資料中心用電量大的問題，並已開始部署解決方案，其中包括光晶元和量子計算機。
在光晶元領域，華為日前公布了乙份光計算晶元、系統及資料處理技術。該晶元通過光子進行計算，計算介質是光而不是電。據專家表示，光計算的耗電量僅為電計算的1%，效能則是傳統晶元的2-3個數量級，至少幾百倍。光晶元有望取代傳統矽基晶元，解決資料中心用電量大的問題，並提公升手機、pc等裝置的效能。華為的武漢晶元工廠也被冠名為「華為武漢光晶元工廠」。
在量子計算領域，中科院潘建偉團隊於2023年底成功構建了76個光子的量子計算機「九章」，僅用200秒即可完成超級計算機6億年才能完成的工作。5月初，該團隊又研製出了新的量子計算機「祖沖之號」，操縱的超導量子位元達到62個。不論是光導還是超導，我國的量子技術已處於世界第一梯隊。
雖然在傳統半導體領域和感測器領域面臨嚴峻挑戰，但無論是光晶元還是量子晶元，我們在這些領域已走在世界前列。儘管目前還只處於馬拉松的前一公里，但屬於我們的星辰大海即將到來！
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