2020年10月15日，美国半导体行业协会（SIA）和半导体研究公司（SRC）联合发布了《半导体十年计划》中期报告，概述了未来芯片十年。 研究和资助优先事项，确定将影响未来芯片技术发展的五个领域的巨大变化。该报告综合了学术界、政府和工业界领导人的意见和建议，呼吁美国政府在未来十年将联邦拨款增加两倍（即每年增加34亿美元）。在半导体研究方面，建立新的公私合作伙伴关系，涵盖广泛的相互依赖的技术领域和多学科团队，组织和协调以市场为导向的投资，以支持关键技术的研发。正式报告将于2020年12月发布。
1. 《半导体十年计划》
的主要目标《半导体十年计划》概述了未来信息通信技术 (ICT)行业的全球驱动因素和制约因素，重点关注创新解决方案和衡量相关影响，并提出了三个关键目标：（1）识别半导体技术驱动ICT发展的重要发展趋势、应用和挑战； （2）定量评估五个主要变革领域对ICT发展的潜在影响； (3)识别将改变当前半导体技术发展轨迹的因素。更好应对未来挑战的基本目标。
2. 5大变革领域
1. 智能感知智能接口连接真实物理世界和虚拟机世界。具有感知、洞察和推理能力的智能接口需要在模拟硬件技术上取得根本性突破。 “十年计划”每年投入6亿美元用于模拟信息压缩/缩小，达到105:1的压缩/缩小比，为实现类脑信息使用奠定基础。图1描述了“智能感知”领域的优先研究问题，具体为：（1）“模拟-数字”转换，进而“模拟-信息”转换和“感知-动作”转换； （2）可训练的神经形式SignalConverter； （3）仿真仿生机器学习； (4)太赫兹频段仿真； (5)模拟开发方法。
图1 “智能传感”领域的研究重点
2. 内存 内存需求增长将超过全球硅供应量，为新内存和存储解决方案创造机会。 “十年计划”每年投资7.5亿美元，开发密度>10-100倍的新型存储结构，并优化存储层次结构各层的能源效率；探索新的存储技术以实现存储密度增加>100倍，新的存储系统可以利用这些技术。图2描述了“存储器”领域的研究重点，具体为：（1）快速、高密度、节能、低成本、嵌入式非易失性存储器； （2）新的信息表示范式记忆和存储技术； (3) Quantum处理器内存； (4)全新的存储技术，如DNA存储。
图2 “记忆”领域的研究重点
3. 通信 通信的顺畅需要解决通信能力与数据生成速率之间的不平衡。 “十年计划”每年投资7亿美元，开发先进通信技术，以1Tbps@<0.1nJ/bit的峰值速率运行每年100-1000ZB的数据；发展智能、敏捷的网络，有效利用带宽，最大化网络容量。图3描述了“通信”领域的研究重点，具体为：（1）通信新物理； (2)毫米波CMOS芯片； (3) 1000个天线的多输入多输出(MIMO)系统； (4)毫米波滤波器和隔离器； (5)铜缆和光缆的密度和效率。
图3 “通信”领域的研究重点
4.安全高度互联的系统和人工智能带来的新安全挑战需要硬件研究的突破。十年计划每年投资 6 亿美元用于开发安全和隐私硬件，以应对新的技术威胁和应用，例如值得信赖的人工智能系统、安全硬件平台以及后量子和分布式密码学算法）。图4描绘了“安全”领域的研究重点，具体来说：（1）值得信赖的人工智能系统； （2）由异构和专业组件组成的未来硬件平台的安全和隐私，涉及量子和神经形态等新的计算范式； （3）新兴密码学，例如支持新应用的同态加密和防止新型攻击的后量子算法； （4）新系统架构的安全性，包括从从IoT到边缘到云端的各种架构；以及大规模分布式处理的安全性，例如区块链方面。
图4 “安全”领域的研究重点
5.能源效率不断增长的计算能源需求增加了新的风险，而新的计算范例为显着提高能源效率提供了机会。 “十年计划”每年投资7.5亿美元探索新的计算范式和架构，新的计算轨迹可以证明可实现的能源效率可以提高100万倍。图5描述了“能效”领域的研究重点，具体为：（1）香农计算框架：从图灵到香农再到近似计算； (2)高维表示； （3）人工智能处理器，需要“寒武纪爆发”式的改变； (4)量子计算机的算力与能耗分离。
图5 “能源效率”领域的研究重点
原标题：【政策规划·微观】美国SIA与SRC联合发布《半导体十年计划》中期报告
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