高性能计算 (HPC) 和人工智能 (AI) 给高强度、高带宽工作负载所需的
材料造成了巨大压力。汽车行业的变革性创新、
越来越身临其境的移动体验以及无处不在的云计算，人们对更快的处理器和内存
以及更密集的存储介质有着永不满足的需求。
要跟上这些技术大趋势的步伐，有赖于材料科学能够帮助扩展各种
计算组件，从而推动 HPC、AI、自动驾驶汽车、云和移动计算的进步。
现在比以往更需要高性能计算来帮助解决当今的紧迫问题，但为高性能计算提供支持的
必要硬件和能源的成本仍然很高，使得这些系统的运营成本高企，而且由于
摩尔定律的限制，很难扩展。
尽管面临这些挑战，HPC 仍是科学研究、天气预报、医疗、环境和能源研究、
工程和设计不可或缺的一部分。HPC 系统越来越依赖异构
集成和分布式计算架构，这些架构采用了新型处理器、图形处理
器 (GPU) 和高带宽显存 (HBM)。
如今，生活在世界各发达经济体的人口中，超过 90% 的人使用数字连接和移动设备。智能
手机的发展得益于微型化和材料科学的进步，如
碳纤维复合材料和先进合金，使移动设备既耐用又轻便。
得益于锂离子电池的发展，移动设备比以往任何时候都更加节能，而
公司正在探索纳米技术，以制造透明且越来越灵活的显示器。未来的
智能手机甚至可能可生物降解，采用生物材料后，智能手机的许多组件都可以
回收利用。
智能手机技术不仅能让我们保持联系，还能支持身临其境的体验，甚至
增强现实 (AR)/虚拟现实 (VR) 应用也推动了对专用设备的需求，这些设备
需要轻质材料和传感器，同时利用化合物半导体。所有这些外形时尚、结构紧凑的
设备对处理能力和数据存储的要求越来越高，同时又要不增加
功耗和尺寸。
现代汽车正在发展成为车轮上的数据中心。在恶劣环境中，
自动驾驶功能对板载计算能力的要求越来越高。先进材料在
开发化合物半导体过程中发挥着至关重要的作用，这些半导体既能耐寒耐热，又能满足
电动汽车 (EV) 充电基础设施（包括车载充电器）的快速切换要求。
电动化和汽车自动驾驶等颠覆性技术正在快速
融入汽车。这些干扰需要超越逻辑和内存的先进半导体器件，
包括 AI 处理器、射频 (RF) 器件、微机电系统 (MEMS) 和传感器等。在幕后，
高性能计算正在帮助利用 AI，以便汽车行业可以改进其设计和制造
流程。
如果没有无处不在的云计算和无线连接，就不可能有现在身临其境的移动体验、
汽车自动驾驶和科学研究。在大规模数据中心的支持下，云计算
和数据存储的发展正在推动对功能强大而高效的计算、更高速的
通信和更高密度的数据存储的需求。
这些数据中心正在接收智能边缘、物联网 (IoT) 设备、
科研、智能家居、智能工厂和智慧城市产生的大量数据。先进材料和
化合物半导体是内存、存储介质和电源系统的构建要素，而这些正是云计算运行的
基础。
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