昨天，國家自然科學基金委員會發布了2021年重大研究計劃年度專案指南，重點面向晶片的研究。這次的研究不像以前的小打小鬧，而是徹底顛覆整個產業鏈，從晶片最底層的"摩爾定律"，到整個馮.諾依曼計算體系，統統推翻重來，像華為的5G研究一樣，真正走上自主創新，引領世界科技前沿的道路。

摩爾定律的計算能力

這無疑是讓我們振奮的，中國要真正強大起來了。這也無疑是一條艱辛之路，從基礎研究，到整個產業鏈整合，通通都有著層層的技術壁壘。這個困難可想而知，再加上晶片試錯成本太高，美國技術的封鎖，全球局勢的緊張，這條路並不好走。但是，沒關係，不好走不代表沒機會，有一點點機會，我們就可以把它實現。下面讓我們看下具體的研究方向：

核心科學問題

首先是解決核心科學問題，第一個就是《CMOS器件能耗邊界及突破機理》。我們知道，由於CMOS器件功耗低，易於大批次生產的特性，它很快取代了BJT，成為現在晶片設計的主要元器件。但隨著生產工藝的不斷降低，無限逼近原子直徑長度，效能提升也很快來到了它的瓶頸。這個時候，急需一種新的器件，或者新的技術，突破這個瓶頸，才能進入晶片發展的新紀元。誰在這個領域有大量的技術積累，誰就有發言權，制定規則的權利就在誰的手上，就像華為5G專利全球數量最多，已經威脅到美國的霸主地位，老美這才著急上火，瘋狂打壓。失去了新技術的積累，也就失去了新規則的制定權，老美深諳這個道理。現在中國終於覺醒了，我們很幸運，生在這個國度，和她一起成長，一起強大。強大不是為了欺凌別人，而是讓自己免受欺負。

CMOS電荷傳輸圖

第二個就是《突破矽基速度極限的器件機制》，同樣，工藝尺寸的急劇減小，一方面提高了速度，但也很快達到技術極限。當載流子在介質中接近彈道傳輸時，執行速度會有大幅增益。何為彈道傳輸？百度百科中給出的解釋是：介質中的載流子在輸運過程中幾乎不會遇到散射。由於沒有散射的作用，電子的運動僅遵從牛頓定律。通俗來講，接近於超導，沒有能量損失，載流子能量利用達到最大值。為什麼這樣說呢？介質中的電阻一般由電子散射產生，電子和光子一樣具有波動性，當電子平均自由程，即波長，小於介質尺度時，會發生明顯的散射現象。而當介質尺度足夠小時，電子散射消失，變為彈道傳輸。這個時候的速度應該就是極限了。如果要突破的話，估計要改變器件結構，或者材質。

矽基晶片

第三個就是《超越經典馮∙諾依曼架構能效的機制》，這個可不容易，可一旦做成，意義巨大，馮.諾依曼架構是現在所有計算機的基石，是計算機體系的根基。從微型計算機到超級計算機，沒有一個可以跳出它，它定義了現代計算機的儲存結構。如果我們要推翻的話，量子計算機是一個方向，我們現在對量子計算機的研究也在全球前列，還是有一些技術積累的。另一個就是，從零到一，自己建立一個體系。想想很興奮，然而，自古以來，技術創新都可遇不可求，知識，思維，甚至要加上一點點運氣，才有可能遇到科技創新，而且，更多時候，這點運氣，更是關鍵因素。說實話，真正要突破的話，挺難的。但終歸要試一下，萬一實現了呢。你說是吧？

馮∙諾依曼本人（右邊）

2021年度重點資助研究方向

下一個就是重點資助的專案了，有以下專案入圍：

超低功耗器件技術新材料新工藝技術新架構與設計方法超低功耗新原理資訊器件多感知融合新原理器件多層矽奈米線生長製備及器件整合技術

等等。

http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab948/info79814.htm