1月29日，工業和資訊化部等7部門聯合印發《關於促進未來產業創新發展的實施意見》（以下簡稱《實施意見》），涉及先進半導體材料、類腦晶元、GPU晶元等新材料和核心器件。 此外，《實施意見》中涉及的量子計算機等創新產品、人形機械人等未來高階裝備，也需要量子晶元、感測器等半導體產品。
先進半導體材料：資訊科技產業的基石
《實施意見》在“未來材料”部分指出，要發展先進半導體等關鍵戰略材料。
先進半導體材料是全球半導體產業發展的新戰略高地，是資訊科技產業的基石。 材料涉及半導體產業鏈中裝置、製造、封裝等各個環節，任何微小的波動都會影響成品晶元的良率和效能。
在工業和資訊化部《第一批重點新材料應用示範指導目錄（2024年版）》中“先進半導體材料與新型顯示材料”類別下，包括化合物半導體材料用高純砷、氮化鎵單晶襯底和外延片、碳化矽單晶襯底和均相外延片， 半導體裝置用精密陶瓷元件、積體電路用光刻膠及其關鍵原材料和配套試劑等半導體材料，對效能指標有明確要求，如氮化鎵外延片8英吋及以上、方阻400等。
Xinao Technologies的外延和SOI晶圓。
先進半導體材料的進步和創新是半導體產業發展的重要動力。 矽片是市場需求量最大的半導體材料。 從20世紀60年代到現在，矽片從1英吋發展到現在主流的12英吋，半導體用大型矽片的純度達到11N（99.）。999999999%）。寬禁帶半導體被譽為全球半導體材料的第三次突破性發展，其晶圓尺寸和製備技術不斷完善，中國企業已實現矽上8英吋氮化鎵的量產。 積體電路用光刻膠被譽為電子化工行業的“皇冠上的明珠”，利用光酸的化學放大光刻膠是目前最常用的EUV光刻膠，業界也開展了針對2nm及以下工藝所需光刻膠的金屬氧化物光刻膠的研發。 氮化鎵、碳化鎵、磷化鎵等新型半導體材料備受關注，在紫外LED和雷射器等特定領域已進入商業化。 習盛光矽研究半導體技術有限公司董事長、西安電子科技大學微電子學院研究員郭輝告訴中國電子報記者，推動先進半導體材料的發展，需要從多個方面下功夫，加快技術創新和產業化程序。 一是加強基礎研究和技術攻關。 加大對先進半導體材料基礎研究的投入，從材料製備、加工、測試等方面投入研發，滿足不同領域需求; 二是推進產學研合作，推動技術轉化和產業化程序; 三是制定扶持政策，以科研院所為主體，向有能力的民營企業帶頭研究，鼓勵企業加大研發投入，提高技術創新能力; 四是加強人才培養。 建議企業加大相關專業人才培養力度，改善相關科研開發人員待遇。 五是加強國際合作，建設半導體材料研究共同體，促進先進半導體材料的開發和應用。
類腦晶元：人工智慧的未來發展趨勢
《實施意見》在創新性地標性產品部分指出，對於腦機介面，關鍵技術和類腦晶元等核心器件的突破。
類腦晶元是利用電路模擬人腦神經網路架構，實現類似於人腦的超低功耗和並行資料處理的晶元。 “計算機之父”馮·諾依曼曾提到，生物大腦與機器相比最大的優勢在於，它們可以使用相對過時的元件，在不確定的環境下，以低能耗的方式快速做出正確的計算。 因此，“類腦”是人工智慧的乙個重要技術趨勢。
針對醫療**、自動駕駛等多種應用場景，類腦晶元技術不斷成熟。
國際公司正在嘗試使用腦機成像來捕獲腦電圖訊號並提供幫助。 2024年1月30日，埃隆·馬斯克（Elon Musk）表示，他的腦機介面公司NeuraLink使用Neuralink研發的N1晶元，實現了植入式腦機介面裝置對四肢癱瘓患者**的首次實驗，目前，移植受者恢復良好。
浙江大學聯合智江實驗室發布類腦計算機（**浙江大學官方***
我國在類腦晶元領域的研究也在取得突破性進展。 2019年，清華大學石路平教授團隊研發出全球首個異構融合類腦計算晶元“天記”。 該晶元結合多種神經網路，實現無人自行車的駕駛和路障規避。 2020年，浙江大學聯合智江實驗室成功研發出中國第一台類腦計算機，共包含792顆由浙江大學研發的Dahl第二代類腦晶元，神經元數量與小鼠大腦中的神經元數量相當，功耗控制在350W至500W。 2023年10月，由中科院南京智慧型技術研究院自主研發的“問天”類腦超級計算機服務正式上線。 據介紹，該計算機具有規模大、實時效能高、靈活性強等特點。 以研究院研發的“問天”智慧型交通系統為例，面對南京交通網路規模，“問天”智慧型交通系統的響應時間僅為其他系統的5倍3%有助於減少碳排放。
GPU晶元：新型智慧型計算中心的算力基地
《實施意見》在創新地標性產品部分指出，針對超大規模智慧型計算中心，將加快GPU晶元等技術的突破。
智慧型計算中心（Intelligent Computing Center）是一種基於人工智慧理論的新型公共計算基礎設施，採用人工智慧計算架構，提供人工智慧應用所需的算力服務、資料服務和演算法服務。
GPU（圖形處理單元）最初是為圖形渲染而設計的，在技術發展過程中顯示出巨大的平行計算潛力，並從21世紀10年代開始逐漸成為高併發深度學習任務的主要處理器。 GPU被廣泛應用於大型模型訓練、自動駕駛、虛擬實境等多個領域，因為它們可以顯著加速資料處理和模型訓練，提高整體計算效率。
AMD 推出 MI300X （**AMD）。
目前，GPU晶元主要由NVIDIA、AMD等公司組成，國內也湧現出一批GPU和AI加速晶元的明星企業。 在平行計算能力方面，英偉達的H100、A100等產品積累了眾多計算能力較高、軟體開發生態相對成熟的雲服務廠商客戶。 另一方面，GPU的高儲存效能也意味著資料訪問能力很強。 Mi300X 由 AMD 於 2023 年 12 月推出，擁有 192GB RAM 和 53 TBS 頻寬。 快速的記憶體訪問有助於加速資料讀寫和模型計算，並進一步加速基於算力的大模型訓練和推理。
量子晶元：解決海量資料處理問題
《實施意見》提到，將在量子計算機等高階裝備產品上取得突破。
量子計算以其獨特的並行性、疊加性和糾纏性，被視為下一代海量資料處理的重要技術方向。 其中，量子晶元作為量子計算的核心部件，是解決海量資料處理問題的關鍵。
量子計算機與傳統計算機對比示意圖（中國電子報編譯）。
據了解，量子晶元利用量子力學原理來儲存、處理和計算資訊，其核心是量子位元。 與只能儲存0或1狀態的傳統位元相比，量子位元可以同時處於0和1狀態的疊加態，這使得量子晶元能夠實現平行計算和高效的資訊處理。 目前，矽基量子位元晶元和超導量子位元晶元是最受關注的兩大技術分支。
矽基量子位元晶元將單個電子嵌入矽晶格中，實現矽基量子位元的製造，具有製造成本相對較低且與傳統半導體行業天然聯絡的優點。 2023 年 6 月，英特爾宣布推出 Tunnelfalls，這是一款包含 12 個矽自旋量子位元的量子晶元，可在每個 300 公釐晶圓上整合超過 24,000 個量子點，形成 4 到 12 個量子位元，這些量子位元可以相互隔離或同時操作。
超導量子位元晶元通過引入超導技術，增強了量子位元的穩定性和可控性，從而更好地適應量子計算的需求。 此前，IBM 發布了全球首款模組化量子計算系統 IBM Quantum System 2，以及業界首款 1000 量子位元量子晶元 Condor。
中國在量子晶元領域也取得了階段性進展。 1月7日，安徽省量子計算晶元重點實驗室和安徽省量子計算工程研究中心聯合發布中國第三代獨立超導量子晶元——“悟空芯”（快福KFC72-300）。 超導量子晶元一直執行在中國第三代自主超導量子計算機“起源悟空”上，能夠實現量子疊加和糾纏等特性。 基於這種量子晶元，“起源悟空”量子計算機可以同時交付和執行多達200個量子電路計算任務。
用於人形機械人的高精度感測器：賦予機器類似人類的感官
《實施意見》提出，在強化未來高階裝備方面，面向國家重大戰略需求和人民美好生活需要，加快實施重大技術裝備攻關專案，突破人形機械人等高階裝備產品。
與工業機械人相比，人形機械人在工作環境和運動方式上具有更高的複雜性和更高的精度。 為了讓人形機械人“更像人”，應用於人形機械人的感測器一方面需要更準確，另一方面需要“補充”機器的類人感官。 
小公尺全尺寸人形仿生機械人CyberOne
人形機械人中可以安裝許多不同型別的感測器，但它們可以歸納為五類：扭矩感測器、IMU（慣性測量單元）、視覺感測器、觸覺感測器和編碼器。 這種型別的感測器是幫助機械人實現靈巧的手、仿生感知和認知以及電子等重要元件的關鍵產品。 2023年9月，工信部發布《關於組織開展2023年未來產業創新者揭幕工作的通知》和《人形機械人揭牌任務清單公告》，重點關注力感測器、MEMS姿態感測器和觸覺感測器三類感測器。
力感測器針對人形機械人準確獲取驅動關節和肢體末端的觸覺力學訊號的需求，主要應用於關節、手指、腳底等關鍵關節和測量部位。 目前，市場上一些領先的公司提供六維扭矩感測器來滿足這一需求。 目前，該技術在日本和歐美國家處於領先地位，全球六維力感測器製造商主要包括日本公司Sintokogio和Wacoh-Tech，歐美ATI、AMTI、奇石樂等。
MEMS姿態感測器針對的是人形機械人的姿態控制需求，需要低功耗、抗振動和抖動能力、體積更小、姿態實時求解。 目前，市場上有許多機械人使用慣性感測器（IMU）來實現這一功能，包括加州大學洛杉磯分校的Artemis，波士頓動力公司的Atlas和小公尺的CyberOne。
觸覺感測器主要是為了滿足人形機械人靈巧的手使用工具、操作裝置、分類物品、高精度組裝的能力，將觸覺感測器配置在靈巧的手掌中，幫助機械人感知操作目標的姿態、硬度、質地等特徵，提高靈巧手的智慧型操作能力。 目前，柔性感測器是業內應用最廣泛的觸覺感測器型別。 騰訊機械人 X Lab 推出自主研發的機械人靈巧手 TRX-Hand 和機械臂 TRX-ARM，用自主研發的高靈敏度柔性感測器陣列覆蓋指尖和手掌。
作者丨張欣怡，王新浩，沈聰，季曉婷，編輯丨邱江永梅，編輯丨瑪麗亞製片人丨趙晨。