SIA，美国半导体产业的代表组织。美国半导体产业是美国顶尖出口产业之一，也是美国经济实力以及全球竞争力的关键力量之一。SIA 成立于 1977 年，联合了产量占美国 80% 的公司力量。通过与国会、政府以及其他关键产业份额占有者合作，SIA 旨在增强美国半导体研究、设计以及制造方面的领导地位，并敦促出台鼓励创新的政策规定，推动行业进步和国际竞争。SRC，美国半导体研究联盟，是一个世界级的半导体技术研发联盟，非盈利组织。其备受推崇的大学研究项目已经成为业界一些最具影响力的实体研发战略中不可或缺的一部分。机器之心对该报告中与计算与算法密切相关的部分进行了编译。读者可以从以下链接下载报告英文全文 PDF。

网盘地址：

执行摘要

半导体技术是数字和信息时代的基础技术。本报告呈现了那些让行业竞争持续下去的研究愿景，这些愿景也将为支持多经济领域的多种应用与技术提供可能。在努力推进现存技术的同时，一系列领域之外的关键性研究也十分重要。

研发方面的投入，显著提升了半导体行业的创新速度。2016 年，全球半导体行业的研发投资占总收入的 15.5％，总额达 565 亿美元，是全球研发投入最高的行业。使计算能力与功能变得更快、更优、价格更低廉的关键性驱动因素，就是活跃了几十年的摩尔定律：每 18 到 24 个月，芯片上可容纳晶体管数量就会是之前的两倍。这种传统的硅基半导体技术正逐渐成熟，有必要寻找一种超越硅的新技术路线图。冯·诺依曼计算领域（如低功耗、低电压、beyond-CMOS 逻辑与存储器件以及相关材料）需要有所发展。而在非冯. 诺依曼计算领域，新的存储部件与材料有望促进半导体行业创新。

为了使半导体行业继续提升性能，更广泛的研究团体需采用一种综合性方法，它应当能够兼顾半导体技术的各个方面，包括新材料、新的制造技术、新结构、新系统架构以及新应用。无论是小型传感器，高性能计算机还是处于二者级别之间的系统，这些未来基于半导体的系统都必须在尽可能提升性能的同时，在保证安全性与可靠性的前提下将耗能最小化。半导体行业的愿景就是本报告所指出的这些议程，它们会让应用领域（比如人工或增强智能、物联网、高性能计算系统，以及我们期待并依赖的互联社会）进一步取得基础性突破成为可能。若要实现一种新型应用，清晰的研究愿景是基础。本篇报告正是服务这一目的：指出整个半导体行业和价值链中，需要优先考虑的研究投入。2016-17 年，行业里的各类专家和领导者一起，花了九个月的时间列出了这些对发展至关重要的领域。它们是：

1. 先进设备、材料与封装

2. 互连技术与架构

3. 智能存储与内存

4. 电源管理

5. 传感器与通信系统

6. 分布式计算与网络

7. 认知计算

8. 基于生物学（Bio-Influenced）的计算与存储

9. 高级架构与算法

10. 安全与隐私

11. 设计工具、方法与测试

12. 下一代制造范式

13. 环境健康与安全：材料与工艺

14. 创新计量（Metrology）与表征

认识到半导体行业的根本重要性，用投资引领半导体研究、制造与创新的国家，将获得重要的经济和社会效益。创新与人才是全球性竞争使在这些领域的适时投资成为当务之急。业界、学界以及政府应该对上述领域和报告中详细介绍的领域持续性投入。只有充足的投资才能推动创新与实际应用。

愿景：简介与概述

我们生活在一个几乎全由半导体驱动的世界中。从汽车轮胎与医疗显示器，到大量基于云端的计算机系统与侦察卫星，半导体是传感器不可或缺的组成部分。这个半导体驱动的世界最大的特点就是充斥着大量数据与信息，具有超连接性，还有无处不在的计算，颠覆性应用程序也日益增多，比如无人驾驶汽车、个性化「电子（electroceutical）」药物、沉浸式教育工具以及智能助手，这些应用程序可以学习并提供日常决策建议。在这些视野之外，还有无数我们现在还难以想象的应用方式，这些应用将以增强或人工智能（AI）及其他半导体技术为基础。

从上世纪 60 年代广泛采用、占满一个房间的大型计算机，到如今能够放进口袋或者戴在手腕的强大移动设备，这要归功于半导体晶体管技术的不断小型化，这一技术趋势就是我们熟知的摩尔定律。除了提高计算性能，较小的晶体管意味着能耗更少，运行速度也更快。随着硅晶片的晶体管数量呈指数级增长，每个晶体管的性能显著增加，且成本大幅下降。