美國(guó)力保芯片領(lǐng)先者地位

“美國(guó)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的地位正面臨來(lái)自戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)的好處，并在全國(guó)范圍內(nèi)組織大量人力和資本資源，在具有長(zhǎng)期影響的領(lǐng)域發(fā)揮主導(dǎo)作用。”美國(guó)在比較新發(fā)布的關(guān)鍵和新興技術(shù)國(guó)家戰(zhàn)略報(bào)告中是這么說(shuō)的。

文中提到的“戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手”方向性明確，容易聯(lián)想。美國(guó)計(jì)劃采取進(jìn)一步行動(dòng)扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)。在報(bào)告中，美國(guó)將先進(jìn)計(jì)算、先進(jìn)材料、人工智能、生物技術(shù)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、量子信息與科學(xué)、半導(dǎo)體和微電子等20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)列為重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域。

報(bào)告指出，該戰(zhàn)略將圍繞兩大支柱來(lái)實(shí)施，以保護(hù)自己免受不公平競(jìng)爭(zhēng)：

一是有計(jì)劃地以私營(yíng)部門的勞動(dòng)力和投資者為重點(diǎn)，保持先進(jìn)和高質(zhì)量的研發(fā)；

第二是防止外國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手從美國(guó)及其合作伙伴領(lǐng)導(dǎo)的創(chuàng)新中獲利。此外，它還呼吁建立一個(gè)強(qiáng)有力的出口管制系統(tǒng)，以監(jiān)管哪些技術(shù)可以出口到海外。

美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)羅斯表示，“目前已有超過(guò)32項(xiàng)新興技術(shù)被控制，我們將繼續(xù)評(píng)估和確定需要控制的技術(shù)。”

總之，美國(guó)已經(jīng)感受到了挑戰(zhàn)，關(guān)鍵技術(shù)不會(huì)出口，而是會(huì)得到保護(hù)，投入巨資。

十年半導(dǎo)體規(guī)劃

比較近，由美國(guó)半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)(sia)和半導(dǎo)體研究聯(lián)盟牽頭的科技、國(guó)防和航天工業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人聯(lián)盟(src)發(fā)布了一份題為“半導(dǎo)體十年計(jì)劃”的報(bào)告，確定了未來(lái)芯片技術(shù)的五大方向，并呼吁美國(guó)政*在未來(lái)十年每年投資34億美元(是目前的三倍)，資助這五個(gè)領(lǐng)域的半導(dǎo)體研發(fā)。

這份報(bào)告總結(jié)了美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，積極投資研發(fā)支出33，354英鎊。他們中的大多數(shù)每年將近20%的業(yè)務(wù)收入花在r&d，僅次于醫(yī)行業(yè)。此外，聯(lián)邦政*對(duì)r&d半導(dǎo)體的資助也成為私人研發(fā)支出的催化劑，比較終引*了這項(xiàng)技術(shù)。

同時(shí)也提到了存在的挑戰(zhàn)和瓶頸。美國(guó)要想在未來(lái)十年保持半導(dǎo)體行業(yè)的地位，就必須把重點(diǎn)放在信息處理、傳感、通信、存儲(chǔ)和硬件安全五大領(lǐng)域，并給出相應(yīng)的目標(biāo)和行動(dòng)計(jì)劃，提前思考。總結(jié)了以下具體方案，對(duì)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展可能會(huì)有所啟示。

五大變化

巨變一：模擬硬件方面需要根本性突破

對(duì)周圍環(huán)境的感知是下一代人工智能的基礎(chǔ)。下一代人工智能設(shè)備將具有感知和推理能力。機(jī)器界面是當(dāng)前以信息為中心的經(jīng)濟(jì)的核心。下一波先進(jìn)制造革命預(yù)計(jì)將來(lái)自下一代模擬驅(qū)動(dòng)的工業(yè)電子產(chǎn)品。

行動(dòng)呼吁：模擬人工智能平臺(tái)、大腦靈感和分層計(jì)算或其他解決方案，為人類感知和認(rèn)知系統(tǒng)創(chuàng)造多媒體，將產(chǎn)生以人為本的新技術(shù)。簡(jiǎn)而言之，合作研究將建立一個(gè)革命性的模式，為節(jié)能模擬集成電路在未來(lái)的廣泛應(yīng)用鋪平道路。在這十年里，每年將有6億美元投入到模擬電子產(chǎn)品的新發(fā)展軌道上。

宏偉目標(biāo)：以更類似人腦的方式推動(dòng)信息和數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用。

巨變二：全新的內(nèi)存和存儲(chǔ)解決方案

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，而可用的硅供應(yīng)僅呈線性增長(zhǎng)，這需要更多資源來(lái)支持持續(xù)的數(shù)據(jù)爆款。的存儲(chǔ)技術(shù)在不久的將來(lái)將是不可持續(xù)的。

存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)需求以及硅增長(zhǎng)預(yù)測(cè)

行動(dòng)呼吁：在內(nèi)存和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面取得根本性突破，合作研究，為未來(lái)的廣泛應(yīng)用提供大容量節(jié)能內(nèi)存解決方案，在這十年內(nèi)每年投資7.5億美元在內(nèi)存和存儲(chǔ)的新發(fā)展軌道上。

宏偉目標(biāo)：開(kāi)發(fā)新的高密度存儲(chǔ)和存儲(chǔ)載體，提高各級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的能效；探索具有100倍存儲(chǔ)密度能力的存儲(chǔ)技術(shù)，以及可以利用這些技術(shù)的全新存儲(chǔ)系統(tǒng)。

巨變?nèi)和ㄐ判枰碌难芯糠较?/p>

技術(shù)信息存儲(chǔ)需求和通信能力之間的差距日益擴(kuò)大，信息生成和存儲(chǔ)的爆款式增長(zhǎng)將需要云存儲(chǔ)和通信基礎(chǔ)設(shè)施的巨大增長(zhǎng)。雖然目前在不到一年的時(shí)間內(nèi)傳輸存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是可能的，但估計(jì)到2040年至少需要20年才能傳輸，這是一個(gè)令人擔(dān)憂的趨勢(shì)。

技術(shù)信息存儲(chǔ)和傳播能力預(yù)測(cè)

行動(dòng)呼吁：為了滿足日益增長(zhǎng)的需求，有必要取得徹底的進(jìn)展。例如，云技術(shù)可能會(huì)發(fā)生重大變化，重點(diǎn)將轉(zhuǎn)移到邊緣計(jì)算和本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)。在這十年里，每年將有7億美元投資于新的通信技術(shù)。

宏偉目標(biāo)：先進(jìn)的通信技術(shù)可以以1tbps的峰值速率移動(dòng)100-1000 zet byte/年的所有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，比目前的5g快100倍。

巨變四：硬件研究需要突破

當(dāng)今高度相關(guān)的系統(tǒng)和應(yīng)用程序需要安全性和隱私。公司網(wǎng)絡(luò)、社交網(wǎng)絡(luò)和自治系統(tǒng)都基于可靠和安全通信的假設(shè)，但它們也面臨各種威脅和攻擊，從泄露敏感數(shù)據(jù)到拒絕服務(wù)。

安全系統(tǒng)視圖

隨著新用例、新威脅和新平臺(tái)的出現(xiàn)，安全和隱私領(lǐng)域正在發(fā)生快速變化。比如量子計(jì)算的出現(xiàn)會(huì)帶來(lái)新的威脅向量。因此，有必要針對(duì)量子攻擊開(kāi)發(fā)新的加密標(biāo)準(zhǔn)，并考慮這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。

行動(dòng)呼吁：保護(hù)機(jī)器學(xué)習(xí)或傳統(tǒng)密碼學(xué)中的弱點(diǎn)，保護(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)隱私，解決供應(yīng)鏈或硬件中的弱點(diǎn)。在這十年里，每年投資6億美元用于信息和通信技術(shù)安全的新發(fā)展。

宏偉目標(biāo)：開(kāi)發(fā)與技術(shù)、新威脅和新用例同步的安全和隱私進(jìn)步，如可信和安全的自主和智能系統(tǒng)、安全的未來(lái)硬件平臺(tái)以及新興的后量子和分布式加密算法。

巨變五：新的計(jì)算模式

設(shè)備規(guī)模接近基本物理極限，摩爾定律變慢。目前，對(duì)計(jì)算增長(zhǎng)的需求超過(guò)了摩爾定律的發(fā)展，人們很快就會(huì)要求計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)生革命性的變化。因此，需要從根本上提高計(jì)算的能效，避免“局限性”，計(jì)算的理論基礎(chǔ)有待進(jìn)一步發(fā)展。

當(dāng)前cpu計(jì)算軌跡

行動(dòng)號(hào)召和宏偉目標(biāo)：新的計(jì)算方法，如內(nèi)存計(jì)算、專用計(jì)算引擎、不同的人工智能平臺(tái)、大腦啟發(fā)/神經(jīng)模擬計(jì)算、量子計(jì)算或其他解決方案，需要以異構(gòu)方式結(jié)合。在這十年里，每年將投資7.5億美元來(lái)改變計(jì)算方法的發(fā)展軌跡。

標(biāo)簽

美國(guó)十年半導(dǎo)體規(guī)劃比較讓人印象深刻的是創(chuàng)新和前沿。無(wú)論是模擬芯片、傳感器、存儲(chǔ)還是通信，大目標(biāo)基本都是新的，用了“革命”、“全新”、“”、“”等很多關(guān)鍵詞。言下之意是，當(dāng)你還在追趕當(dāng)前的賽道時(shí)，我已經(jīng)計(jì)劃開(kāi)一條新的賽道，繼續(xù)。

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另外，你可以發(fā)現(xiàn)，除了數(shù)據(jù)和分析，整個(gè)報(bào)告中的行動(dòng)計(jì)劃和宏偉目標(biāo)的內(nèi)容有點(diǎn)像喊口號(hào)，而且很大聲。短期看不到結(jié)果的目標(biāo)看起來(lái)像口號(hào)，但當(dāng)目標(biāo)被分解并付諸行動(dòng)時(shí)，就不再是口號(hào)了，所以上沒(méi)有一個(gè)國(guó)家不喊口號(hào)。

與此同時(shí)，我們可以看到，占據(jù)半導(dǎo)體市場(chǎng)50%以上份額的美國(guó)，卻有一種危機(jī)感。領(lǐng)導(dǎo)不是睡得香，而是野心勃勃，想著怎么繼續(xù)領(lǐng)導(dǎo)。對(duì)于后來(lái)者來(lái)說(shuō)，這樣強(qiáng)大而清醒的對(duì)手壓力很大，有危機(jī)感，但正是這種危機(jī)感迫使或促使它不得不前進(jìn)，加速科技進(jìn)步。這是良性的，在危險(xiǎn)中是有機(jī)的，并不全是壞事。