半导体行业观察|美国制定半导体十年计划，聚焦五大方向( 三 )
在这十年里 ， 每年向模拟电子产品的新发展轨迹投资6亿美元 。 选定的优先研究主题概述如下：
本文插图
宏伟目标1：
模拟到信息的压缩/减少 ， 实际压缩/减少比为105:1 ， 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
我们认为 ， 在未来 ， 内存需求的增长将超过全球硅的供应 ， 这为全新的内存和存储解决方案提供了机会 。
随着设备、电路和架构方面的重大创新 ， 未来ICT需要有在内存和存储技术方面的全新解决方案 。 到这个十年结束时 ， ICT能耗和性能的持续改进将变得停滞不前 ， 因为作为底层存储器 ， 存储技术将面临规模限制 。 与此同时 ， 用于人工智能应用的训练数据正在爆炸式增长 ， 而且没有任何限制 。 越来越清楚的是 ， 在未来的信息处理应用中 ， 从材料和设备到电路和系统级功能的协同创新 ， 很可能使用尚未探索的物理原理 ， 将是实现比特密度、能源效率和性能新水平的关键 。
全球对数据存储的需求呈指数级增长 ， 这就需要过多的物质资源来支持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 。 因此 ， 数据/信息存储技术和方法需要新的根本解决方案 。 图4显示了全局数据存储需求的预测—包括保守估计和上限 。 如图4所示 ， 未来的信息和通信技术将产生大量的数据 ， 远远超过今天的数据流 。 目前 ， 信息的生产和使用呈指数级增长 ， 到2040年 ， 全球存储的数据量估计在1024（10的24次方）到1028（10的28次方）bit之间 。 值得注意的是 ， 虽然在最终扩展的NAND闪存中单个比特的重量为1皮克（10-12克） ， 但存储1026（10的26次方）位的硅晶圆的总质量约为1010（10的10次方）千克 ， 这将超过世界上总的可用硅供应量（图5） 。
本文插图
图4：全球对内存和存储的需求 ， 预计将超过全球可转换成硅晶圆的硅量 。
全球对传统硅基存储器的需求呈指数级增长（图4） ， 而硅的产量仅呈线性增长（图5） 。 这种差异让基于硅的内存在20年内对于Zetta规模的“大数据”部署来说将变得非常昂贵 。
宏伟目标# 2:
开发>10-100X密度的新兴存储和存储载体 ， 并对每个层次的存储结构提高能效 。
宏伟目标# 2 b:
宏伟目标#3b:发现具有>100x存储密度能力的存储技术 ， 以及能够利用这些新技术的新存储系统 。
本文插图
图5：全球硅晶圆供应：1990-2020年数据变化及未来趋势预测
此外 ， 内存如DRAM ， 是一个重要的组成部分 。 如果不“重塑”计算内存系统 ， 计算机的进一步发展是不可能的 ， 这里的“重塑”包括设备的物理层面 ， 内存架构和物理层的实现 。 例如 ， 传统的嵌入式非易失性存储器不能被扩展到28纳米以下 ， 因此需要替代品 。 最后 ， 新的内存解决方案必须能够支持多种新兴应用 ， 例如人工智能、大规模异构高性能和数据中心计算 ， 以及满足汽车市场恶劣环境要求的各种移动应用等 。
行动呼吁
在存储器和数据存储方面的根本性底层的突破很快就会被要求 。 产业链需“从材料到设备 ， 到电路 ， 再到架构 ， 处理和解决方案”进行合作研究 ， 为未来的广泛应用提供高容量节能存储器和数据/信息存储解决方案是必要的 。
在这十年里 ， 每年在存储器和存储的新发展轨道上投资7.5亿美元 。 选定的优先研究主题概述如下：
推荐阅读
- 鼎点传媒|智能锁行业面临洗牌，谁能成为乱局中的“剩”者
- 行业互联网,科创板|中一签大赚10万？本周打新千万别错过这一家
- 行业互联网|1.5亿元重奖50位青年科学家！可做科研也可还房贷
- 行业互联网|理光发布全新RICOH M C2000，打造恰到好处的新精彩
- 行业互联网|深圳第22届高交会闭幕：一大批新技术新成果集中亮相
- 行业互联网|2020十大新兴技术揭晓！每一项都可能颠覆我们的生活
- 行业互联网|英国运输技术论坛发布网络安全标准和指南摘要
- 行业互联网|印度手机市场洗牌：中国品牌占4席，小米跌至第二，新王者诞生
- 行业|论管道行业的“新宠儿”——众管联BWFRP管道
- 乐居财经家居|成交额地板行业第一，大自然地板天猫双11夺下销售五连冠