据美国半导体行业协会（SIA）官网2020年10月15日报道，SIA和半导体研究公司（SRC）联合发布《半导体十年计划》中期报告，概述了未来十年半导体优先研究和资助方向，旨在确定推动信息通信技术的重要趋势和应用及相关的障碍/挑战，定量评估将影响未来信通技术重大变革的潜力和现状，确定改变半导体技术当前发展路线的基本目标和指标。完整的计划将于2020年12月发布，本文将对这份已发布中期报告的主要内容进行简要介绍。
《半导体十年计划》由学术界、政府、工业界领导者共同制定，呼吁联邦政府每年投入34亿美元研发资金，应对芯片技术的重大变革，推动人工智能、量子计算、高级无线通信等新兴技术发展。根据SIA早期研究的结果，此联邦投资将巩固美国半导体行业的全球领导地位，使美国国内生产总值增加1610亿美元，并在未来10年内创造50万个就业机会。
《半导体十年计划》提出了未来半导体和信息通信技术面临的重大变革、宏伟研究目标、需要重点关注的优先研究方向，具体包括智能传感、内存/存储、通信、安全、高效能源五大半导体应用领域，如表1所示。
| 领域 | 重大变革 | 宏伟研究目标 | 优先研究方向 |
| 传感智能 | 需要通过模拟硬件的根本性突破来研制更智能的机器接口，获得感知、传感和推理能力 | 每年投资6亿美元，以更类似于人脑的方式推动信息与“数据”的实际使用 | 可训练的神经形态信号转换器、模拟生物启发机器学习、太赫兹模拟、模拟开发方法论 |
| 内存/存储 | 内存需求的增长将超过全球硅芯片的供给能力，为全新的内存和存储器解决方案带来机遇 | 每年投资7.5亿美元，开发密度超过10-100倍的新兴内存和存储器架构，提高每级存储的能效；开发存储密度提高100倍的新内存技术和存储系统 | 快速、高密度、高能效、高性价比的嵌入式非易失性存储器、面向新型信息表示范式的内存和存储器、用于量子处理器的内存，基础新存储技术（DNA存储等） |
| 通信 | 随时可用的通信技术需要新的研究方向，以解决通信容量与数据生成速率之间的不平衡 | 每年投资7亿美元，以1Tbps@<0.1nJ/bit的峰值速率每年传输100-1000 泽比特（ZB）的数据；开发可有效利用带宽以最大化网络容量的智能敏捷网络 | 通信新物理学、毫米波CMOS、具有1000个天线的多输入多输出通信技术、毫米波滤波器和隔离器、高效率铜缆和光缆 |
| 安全 | 需要突破硬件研究障碍，应对高度互联系统和人工智能系统面临的安全挑战 | 每年投资6亿美元，开发与技术、新威胁和新用例同步的安全和隐私技术，如可信和安全的自主智能系统、安全的未来硬件平台以及新兴的后量子和分布式加密算法 | 集成了信任机制的高性能AI系统；未来硬件平台的安全性和隐私性，这些平台由异构和专用组件组成，并涉及量子和神经形态计算等新范式；新兴的密码学，如支持新用例的同态加密和阻止新攻击的后量子算法；涉及从物联网到边端到云的所有计算点的新系统架构的安全性，以及诸如区块链等的大规模分布式处理 |
| 高效能源 | 与全球能源生产相比，不断增长的计算能源需求正在产生新的风险，新的计算模式提供了大幅提高能效的机会 | 每年投资7.5亿美元，通过全新的“计算路线”开发能效提高100万倍的计算范例/架构 | 香农计算架构、高维表示、高性能AI处理器、量子计算机计算能力与能耗的分离 |
王立娜 供稿自