美国力保芯片领先者地位

“美国在科学技术领域的地位正面临来自战略竞争对手的日益严峻的挑战。这些竞争对手认识到科学技术的好处，并在全国范围内组织大量人力和资本资源，在具有长期影响的领域发挥主导作用。”美国在比较新发布的关键和新兴技术国家战略报告中是这么说的。

文中提到的“战略竞争对手”方向性明确，容易联想。美国计划采取进一步行动扭转这一趋势。在报告中，美国将先进计算、先进材料、人工智能、生物技术、航空发动机技术、量子信息与科学、半导体和微电子等20项关键技术列为重点关注领域。

报告指出，该战略将围绕两大支柱来实施，以保护自己免受不公平竞争：

一是有计划地以私营部门的劳动力和投资者为重点，保持先进和高质量的研发；

第二是防止外国竞争对手从美国及其合作伙伴领导的创新中获利。此外，它还呼吁建立一个强有力的出口管制系统，以监管哪些技术可以出口到海外。

美国商务部长罗斯表示，“目前已有超过32项新兴技术被控制，我们将继续评估和确定需要控制的技术。”

总之，美国已经感受到了挑战，关键技术不会出口，而是会得到保护，投入巨资。

十年半导体规划

比较近，由美国半导体工业协会(sia)和半导体研究联盟牵头的科技、国防和航天工业领导人联盟(src)发布了一份题为“半导体十年计划”的报告，确定了未来芯片技术的五大方向，并呼吁美国政*在未来十年每年投资34亿美元(是目前的三倍)，资助这五个领域的半导体研发。

这份报告总结了美国半导体行业的成功经验，积极投资研发支出33，354英镑。他们中的大多数每年将近20%的业务收入花在r&d，仅次于医行业。此外，联邦政*对r&d半导体的资助也成为私人研发支出的催化剂，比较终引*了这项技术。

同时也提到了存在的挑战和瓶颈。美国要想在未来十年保持半导体行业的地位，就必须把重点放在信息处理、传感、通信、存储和硬件安全五大领域，并给出相应的目标和行动计划，提前思考。总结了以下具体方案，对国内半导体行业的发展可能会有所启示。

五大变化

巨变一：模拟硬件方面需要根本性突破

对周围环境的感知是下一代人工智能的基础。下一代人工智能设备将具有感知和推理能力。机器界面是当前以信息为中心的经济的核心。下一波先进制造革命预计将来自下一代模拟驱动的工业电子产品。

行动呼吁：模拟人工智能平台、大脑灵感和分层计算或其他解决方案，为人类感知和认知系统创造多媒体，将产生以人为本的新技术。简而言之，合作研究将建立一个革命性的模式，为节能模拟集成电路在未来的广泛应用铺平道路。在这十年里，每年将有6亿美元投入到模拟电子产品的新发展轨道上。

宏伟目标：以更类似人脑的方式推动信息和数据的实际应用。

巨变二：全新的内存和存储解决方案

数据存储在呈指数级增长，而可用的硅供应仅呈线性增长，这需要更多资源来支持持续的数据爆款。的存储技术在不久的将来将是不可持续的。

存储器和存储需求以及硅增长预测

行动呼吁：在内存和数据存储方面取得根本性突破，合作研究，为未来的广泛应用提供大容量节能内存解决方案，在这十年内每年投资7.5亿美元在内存和存储的新发展轨道上。

宏伟目标：开发新的高密度存储和存储载体，提高各级存储结构的能效；探索具有100倍存储密度能力的存储技术，以及可以利用这些技术的全新存储系统。

巨变三：通信需要新的研究方向

技术信息存储需求和通信能力之间的差距日益扩大，信息生成和存储的爆款式增长将需要云存储和通信基础设施的巨大增长。虽然目前在不到一年的时间内传输存储的数据是可能的，但估计到2040年至少需要20年才能传输，这是一个令人担忧的趋势。

技术信息存储和传播能力预测

行动呼吁：为了满足日益增长的需求，有必要取得彻底的进展。例如，云技术可能会发生重大变化，重点将转移到边缘计算和本地数据存储。在这十年里，每年将有7亿美元投资于新的通信技术。

宏伟目标：先进的通信技术可以以1tbps的峰值速率移动100-1000 zet byte/年的所有存储数据，比目前的5g快100倍。

巨变四：硬件研究需要突破

当今高度相关的系统和应用程序需要安全性和隐私。公司网络、社交网络和自治系统都基于可靠和安全通信的假设，但它们也面临各种威胁和攻击，从泄露敏感数据到拒绝服务。

安全系统视图

随着新用例、新威胁和新平台的出现，安全和隐私领域正在发生快速变化。比如量子计算的出现会带来新的威胁向量。因此，有必要针对量子攻击开发新的加密标准，并考虑这些标准对系统性能的影响。

行动呼吁：保护机器学习或传统密码学中的弱点，保护个人数据隐私，解决供应链或硬件中的弱点。在这十年里，每年投资6亿美元用于信息和通信技术安全的新发展。

宏伟目标：开发与技术、新威胁和新用例同步的安全和隐私进步，如可信和安全的自主和智能系统、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。

巨变五：新的计算模式

设备规模接近基本物理极限，摩尔定律变慢。目前，对计算增长的需求超过了摩尔定律的发展，人们很快就会要求计算机技术发生革命性的变化。因此，需要从根本上提高计算的能效，避免“局限性”，计算的理论基础有待进一步发展。

当前cpu计算轨迹

行动号召和宏伟目标：新的计算方法，如内存计算、专用计算引擎、不同的人工智能平台、大脑启发/神经模拟计算、量子计算或其他解决方案，需要以异构方式结合。在这十年里，每年将投资7.5亿美元来改变计算方法的发展轨迹。

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美国十年半导体规划比较让人印象深刻的是创新和前沿。无论是模拟芯片、传感器、存储还是通信，大目标基本都是新的，用了“革命”、“全新”、“”、“”等很多关键词。言下之意是，当你还在追赶当前的赛道时，我已经计划开一条新的赛道，继续。

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另外，你可以发现，除了数据和分析，整个报告中的行动计划和宏伟目标的内容有点像喊口号，而且很大声。短期看不到结果的目标看起来像口号，但当目标被分解并付诸行动时，就不再是口号了，所以上没有一个国家不喊口号。

与此同时，我们可以看到，占据半导体市场50%以上份额的美国，却有一种危机感。领导不是睡得香，而是野心勃勃，想着怎么继续领导。对于后来者来说，这样强大而清醒的对手压力很大，有危机感，但正是这种危机感迫使或促使它不得不前进，加速科技进步。这是良性的，在危险中是有机的，并不全是坏事。