“美国在科学技术领域的领导者地位面临来自战略竞争对手日益严峻的挑战，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的人力和资本资源，在具有长期后果的领域中发挥带头作用。”美国在最新发布的《关键和新兴技术国家战略报告》中这样说到。

文中提到的“战略竞争对手”指向性明确，很容易联想。一种被挑战的危机感萦绕，使得美国计划采取进一步行动来扭转这一趋势，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、半导体与微电子等20项关键技术列入重点关注领域。

报告指出，该战略将围绕两个支柱展开，以保证自己免受不正当竞争的侵害：

一是计划将重点放在私营部门的劳动力和投资者身上，以维持先进的、高质量的研发；

二是防止外国对手从美国及其合作伙伴领导的创新中获利，另外还呼吁建立强有力的出口管制系统，以规范哪些技术可以出口到海外。

美商务部长罗斯说，“目前已经对超过三十二种新兴技术实施了控制，我们将继续评估和确定需要控制的技术。”

一句话，美国已感觉到挑战，关键技术不仅不会出口，还会加大保护力度，并进行重点投资。

半导体十年规划

近日，美国半导体工业协会（SIA）和半导体研究联盟为首的全球科技、国防及航空航天工业领导者联盟(SRC)发布了一份题为“半导体十年规划”的报告，确定未来芯片技术的五大方向，并呼吁美国政府在未来十年以每年进行34亿美元的联邦投资（目前基础上的增加两倍），以资助这五个领域的半导体研发。

这份报告将美国半导体产业领先全球的成功经验归纳为——研发支出上的积极投入，他们中大部分企业每年会拿出将近20%的营业收入用于研发，比例仅次于制药业，另外，联邦政府对半导体的研发的资助也成为了私人研发支出的催化剂，最终使得技术领先。

同时也提到当下存在的挑战和瓶颈，如果未来十年美国要维持在半导体产业的领先地位，必须在信息处理、传感、通信、存储和硬件安全五大领域重点研究，并给出了相应的目标和行动方案，思维超前，下面归纳具体方案，或许能给国内半导体产业发展一些启示。

五个重大变革

巨变一：模拟硬件方面需要根本性突破

感知周围环境是下一代人工智能的基础，下一代人工智能设备将具备感知和推理能力，全球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工业电子。

行动呼吁：模拟人工智能平台、大脑启发和分层计算或其他解决方案，针对人类的感知和认知系统打造多媒体，这将产生以人为中心的新技术，总之，合作研究建立革命性模式，为未来节能模拟集成电路的广泛应用铺平道路，在这十年中，每年向模拟电子产品的新发展轨迹投资6亿美元。

宏伟目标：以一种更类似于人类大脑的方式驱动对信息和数据的实际使用。

巨变二：全新的内存和存储解决方案

全球对数据存储的指数级增长，而可用硅供应量仅呈线性增长，需要更多的资源来支撑正在发生的数据爆炸，今天的存储技术在不久的将来将无法持续。

内存和存储的需求与硅增长预测

行动呼吁：在存储器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高容量节能存储器的解决方案，在这十年中每年在存储器和存储的新发展轨道上投资7.5亿美元。

宏伟目标：开发高密度的新型存储和存储载体，并对每个层次的存储结构提高能效；发现>100x存储密度能力的存储技术，以及能够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

世界技术信息存储的需要与通信能力之间的差距日益扩大，产生和存储的信息爆炸将需要云存储和通信基础设施的巨大增长，虽然目前传输全世界存储的数据在不到一年的时间内是可能的，但预计到2040年传输至少需要20年，这是一个令人担忧的趋势。

世界技术信息存储和通信能力预测

行动呼吁：为了满足日益增长的需求通行需要彻底的进步，例如云技术可能会发生重大变化，重点将转向边缘计算和本地数据存储， 在这十年里，每年投资7亿美元在新的通信技术。

宏伟目标：先进的通信技术，以1Tbps的峰值速率，使所有存储的100-1000 zettabyte/年的数据能够移动，这个通信技术比现在的5G还要快100倍。

巨变四：硬件研究需要突破

当今高度相互关联的系统和应用程序需要安全和隐私，公司网络、社交网络和自治系统都是建立在可靠和安全通信的假设， 但也面临各种威胁和攻击，从敏感数据的泄露到拒绝服务。

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经历快速的变化，例如，量子计算的出现将带来新的威胁向量，因此，必须开发新的抗量子攻击的加密标准，并考虑到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，保护个人数据的隐私，以及解决供应链或硬件中的弱点，在这十年里，每年投资6亿美元用于信息通信技术安全的新发展。

宏伟目标：开发与技术同步的安全和隐私进步，新的威胁和新的用例，例如可信和安全的自主和智能系统，安全的未来硬件平台，以及新兴的量子后和分布式密码算法。

巨变五：新的计算模式

器件规模正在接近基本物理极限，摩尔定律放缓，目前计算增长的需求超过摩尔定律的发展，人们很快就会要求计算机技术发生革命性的变化。因此，需要在计算的能源效率上根本改进，以避免“限制”的情况，计算的理论基础也需要进一步发展。

当前CPU计算轨迹

行动呼吁与宏伟目标：新的计算方法，如存内计算，特殊用途的计算引擎，不同的人工智能平台，大脑启发/神经拟态计算，量子计算或其他解决方案，并将需要以异构的方式组合，在这十年里，每年投资7.5亿美元来改变计算方式发展轨迹。

结语

美国半导体十年规划，给人感觉最深的是创新和前沿，无论是模拟芯片、传感器、存储，还是通信，宏伟目标基本上都是新的，用到不少“革命”、“全新”、“全球”、“世界”这样的关键词，言下之意，当你们还在现在的赛道上奋起追赶时，我已经打算开辟一条新赛道，继续领先。

另外，大家能发现，整篇报告除了数据和分析外，行动计划和宏伟目标的内容有点像喊口号，并且喊得很响，对短期看不到成效的目标，看上去就像口号，但将目标分解，行动起来，就不再是口号了，所以全球没有哪个国家是不喊口号的。

同时也看到，全球半导体市场份额占比超过50%的美国很有危机感，领先者并没有酣睡，而是雄心勃勃，想着如何继续领先，这样强大而清醒的对手，对后来者而言，压力不小，也更有危机感，但正是在这种危机感逼迫或促使下不得不向前，加快推动科技的进步，这是良性的，危中有机，不都是坏事。