氦氣：驅動量子科技、能源革命與永續產業的新關鍵元素

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科技產業資訊室 (iKnow) - 黃松勳發表於 2025年10月8日

圖、氦氣：驅動量子科技、能源革命與永續產業的新關鍵元素

在現代高科技的基礎架構中，氦氣正逐漸成為不可或缺的戰略資源。從量子電腦、MRI醫療影像，到火箭燃料與半導體製程，氦氣憑藉極低的沸點與惰性特質，在極端環境中扮演關鍵冷卻與保護角色。隨著AI與綠能需求推升全球能源消耗，氦氣的重要性正從實驗室延伸至資料中心、太空探索與清潔能源領域，成為推動下一波科技革命的核心要素。

在量子運算與醫療設備中，氦氣的應用最具代表性。量子電腦的量子位元（qubit）需要在極低溫下維持穩定狀態，而液態氦正是唯一能確保系統穩定運作的冷卻介質。同時，磁振造影(MRI)與核磁共振(NMR)設備利用氦氣冷卻超導磁體，讓高解析影像與精準診斷成為可能。隨著氦資源短缺問題加劇，醫療與科研單位正積極導入氦氣回收系統，以確保長期供應穩定。

人工智慧的崛起推動了高效能運算的需求，而氦氣正是資料中心冷卻與晶片製造的隱形功臣。AI伺服器在高密度環境下運作，氦氣以其優異導熱性確保穩定溫度，防止系統過熱。根據MIT報告，美國資料中心耗電量已占全國4.4%，並可能在2028年前翻倍成長。氦氣冷卻技術結合小型模組化反應爐（SMR），正被視為支撐AI基礎設施的低碳解方。

氦氣在晶片製造中雖不為人知，卻不可替代。從微影、蝕刻到薄膜沉積，氦氣提供穩定的惰性環境與精確溫控，確保製程品質與良率。隨著製程節點進入奈米級，氦氣需求呈指數增長。未來十年內，隨AI、電動車與高效能運算（HPC）市場擴張，氦氣供應鏈將成為半導體產業永續發展的關鍵環節。

氦氣在航太領域中的用途廣泛，從火箭燃料加壓、推進系統清潔，到深空探測儀器冷卻，皆仰賴氦氣的穩定與低溫特性。更重要的是，氦的同位素氦-3因具備清潔核融合之潛力，被視為「太空能源黃金」。雖然地球儲量稀少，但月球表層蘊藏豐富氦-3，使未來太空開採成為可能的新能源策略。

面對氦資源有限的挑戰，各國與企業正積極推動氦氣提取與再生技術創新。新型膜分離技術與低溫蒸餾法能有效降低能源消耗；同時，MRI設備與焊接產線導入回收機制，顯著減少氦損耗。這些進展不僅確保供應穩定，也呼應全球減碳與循環經濟的發展方向。

氦氣的應用橫跨科研、能源、航太與高科技製造，已成為地緣政治與供應鏈安全的重要一環。美國明尼蘇達的Topaz氦氣計畫與格陵蘭的Tunu項目，正是全球資源重組的縮影。隨著AI、淨零碳排與太空經濟三大浪潮匯聚，氦氣的戰略地位將持續提升，吸引智慧資本投入長期布局。

氦氣不只是科研的輔助氣體，而是連結量子運算、綠能革命與產業永續的關鍵橋樑。隨著氦氣提取、回收與替代技術不斷進步，它的角色將從「輔助材料」轉變為「戰略能源」。在這場跨越地球與太空的科技競賽中，氦氣的未來不僅象徵創新，更代表人類對永續與高效能文明的追求。(1073字；圖1)

參考資料：
How helium powers modern technology. Innovation News Network, 2025/10/7
The future of helium: Emerging technologies and innovations. Innovation News Network, 2025/2/26
The Helium Imperative: Fueling Converging Forces - AI, Energy Resilience, and Decarbonisation. Pulsar Helium Inc., 2025/4/7

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