美国PCAST建议采取措施确保半导体行业的长期领导地位

作者: 2017-06-30 09:56 来源:
放大 缩小

16日,美国奥巴马政府总统科技顾问委员会(PCAST)发布题为《保障美国半导体行业的长期领导地位》[1]的报告。报告认为,中国政府的半导体产业扶持政策扭曲了市场,威胁到美国半导体行业的竞争力和利益,并提出美国应采取行动减少这种扭曲市场行为及其带来的影响。同时,报告的核心观点是建议美国更快地进行创新,才能够降低中国产业政策带来的危险,保持领导地位的唯一方法是超越竞争对手。为此,报告提出了三点建议:针对中国抑制创新的产业政策予以反击;改善美国半导体制造企业的商业环境;扶持半导体重要关键技术的研发。根据美国半导体协会2月初公布的2017政策计划[2],协会将与特朗普政府合作,推动制定和实施减免企业税收、提高研发投入、扩大市场准入、简化出口管制等政策措施,这些措施与报告中的主要观点相一致。

为保持美国未来在半导体产业的领先地位,报告建议设立半导体行登月Moonshots)项目,以在下一个十年催生革命性的半导体创新技术。报告提出了4登月项目的范例,希望借此抛砖引玉,发掘更多项目。

1、用于感觉置换和用于控制慢性病症的植入式神经刺激的生物电子器件

项目目标是开发出具有重要应用价值的植入式医疗设备,包括:通过将植入式设备与视觉或听觉皮层连接,恢复残障人士的视力和听力;通过微小植入物和非侵入式手术,缓解慢性疾病产生的影响。

实现该项目的目标需要同步发展以下半导体技术,包括:超微型化技术,帮助实现非侵入式手术,并在脑部或周围神经进行植入;更强的处理器性能,以实现复杂算法的运算,例如机器学习以及植入物中的复杂信号处理;超高效电子设备,使植入物能够通过能量采集技术进行驱动,或者实现快速、超便捷的无线充电技术等。

与此同时,上述先进技术需要与特定应用创新配合,包括用于改善神经元/神经接口的材料、用于电子设备与脑/神经系统之间能量传递的材料、用于把控微小植入物可靠性的先进机器人手术和手术工具等。

2、威胁检测网络

该项目的目标是开发集成了化学、生物化学、光谱成像、辐射等传感器的电子设备,建设能够快速对生物、化学、核威胁进行检测的网络,将威胁检测时长降低一个数量级。项目将实现对有毒生物、化学和核材料的早期预警,以及实现对核事故的泛在感知和稳定通信。

实现该项目的目标需要同步发展以下半导体技术:在专用处理器设计方面取得进展,新设计可基于传统或机器学习算法进行实时数据分析,对检测生物威胁进行检测;超安全加密算法,可同时验证传感器数据并保护设备所有者的隐私。

与上述先进技术相配合的特定应用创新包括:先进低成本传感器(化学、生物化学、多光谱成像等)的设计,这些传感器需能够方便地与其他设备集成,如智能手机、汽车、建筑物、安保摄像头、其他物联网设备等;用于快速传播威胁信息的实时通信协议。

3、分布式电网

该项目旨在通过发电方法和储能技术的进步,以及人工智能和机器学习在能源管理、独立能源系统、本地能源分配,以及实时通信协议方面的应用,加快分布式电网的实现。

实现该项目的目标需要同步发展以下半导体技术:在专用处理器设计方面取得进展,新设计可基于传统或机器学习算法进行实时数据分析,以优化电力使用并实现成本最小化;利用宽禁带半导体设计先进功率电子器件,用于逆变器、频率控制和稳压。

与上述先进技术相配合的特定应用创新包括:具有更高能量密度和成本效率的储能技术;拥有混合来源的独立能源系统,以应对能源生产的不可预测性;当地配电网络和相关通信网络。

4、全球天气预测

该项目将使用新型专业架构,开发出精度为1千米、功耗低于5兆瓦的全球天气预报系统。这种精度水平可以在天气模拟和建模中清晰地将积云纳入其中。打造这种系统所需的新型架构,以及硬件和软件开发所用的新设计方法和工具,将带来新一代性能更高、功耗更低的组件技术。这种先进的计算架构以及相应软件技术将带来更多创新。

实现这些目标将需要以下半导体技术同步发展:为系统架构师提供理论和工具以创建专业架构;推动设计工具进步,将硬件设计(如专用处理器设计)的成本和时间降低到与软件开发相当;提高硬件设计工具的可移植性,使现有的天气模式设计和相关的软件算法可以转移到全新的底层技术,大大加快新集成电路技术的市场化。           (姜山)



[1] REPORT TO THE PRESIDENT Ensuring Long-Term U.S. Leadership in Semiconductors. https://obamawhitehouse.archives.gov/sites/default/files/microsites/ostp/PCAST/pcast_ensuring_long-term_us_leadership_in_semiconductors.pdf

[2] Our 2017 Policy Plan to Spur U.S. Semiconductor Industry Growth and Innovation. http://blog.semiconductors.org/blog/our-2017-policy-plan-to-spur-us-semiconductor-industry-growth-and-innovation

附件: