本文分层次探讨了器件工艺、设计方法、计算架构等领域的发展现状和趋势，并提出3项中国集成电路产业生态建设及发展意见。
集成电路是国家战略竞争力的重要标志，面向集成电路未来发展，需要针对先进器件及集成工艺、模拟混合电路、电路设计方法、新型计算架构等方面开展前沿研究。
基于第347期“双清论坛（青年）”，本文总结了我国集成电路科学研究及产业发展面临的国家重大需求，研判分析了集成电路领域国内外的发展态势和关键问题，展望了该领域重大的前沿发展趋势，探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略，以期助推我国集成电路技术高质量发展。
本文作者包括中国科学院计算技术研究所副所长陈云霁，北京大学集成电路学院院长蔡一茂，清华大学电子工程系系主任汪玉，国家自然科学基金委员会信息科学部的四处副处长唐华、副主任何杰、常务副主任刘克，中国科学院院士、西安电子科技大学微电子学院教授郝跃。
文章对全面了解我国集成电路发展的重大需求、关键问题和急需布局方向很有参考意义，系统分析了进入后摩尔时代、在人工智能热潮之中，我国体系化发展集成电路技术所面临的核心挑战和重点发展方向建议，包括集成电路器件、EUV先进图形化技术、先进封装技术、Chiplet技术、高速模拟集成电路、射频集成电路、高密度电源管理芯片、EDA工具与电路设计方法、新型计算体系架构设计等领域，并对中国集成电路产业生态发展提出了3项建设意见。
集成电路技术的重要性源于其对于现代社会经济发展的基础性作用和的重要保障。它不仅在能源安全与碳中和方面发挥着关键作用，同时也是智能机器人和数字中国建设的重要基础。
在能源安全与碳中和背景下, 集成电路可以助力清洁能源产生电力, 支持电网智能化控制和能源优化管理，为新能源的接入和高效利用提供技术保障。
在应对人口老龄化方面，集成电路在智能机器人领域具有广泛的应用前景。集成电路可以实现机器人的感知和运动等功能，提升机器人的智能水平，提高机器人的精度和效率，进而提高生产和服务效率。
在建设数字中国方面，集成电路是数字基础设施的重要技术基础。数字中国建设是国家信息化和数字化发展的重要战略。数字基础设施是数字中国建设的“新基建”，包括云计算、大数据、物联网、人工智能等领域。集成电路可以实现数据的高速处理和传输、信息安全和隐私保护等功能，为数字基础设施的建设提供强有力的技术支持。
在现代科技竞争中，集成电路技术已经成为衡量一个国家科技水平的重要指标之一。同时，由于集成电路技术在军事、安全等领域的应用，它也成为大国科技博弈的关键领域。
快速演进，以美国为首的西方国家主导了国际主流芯片体系，导致他们可以通过一系列“卡脖子的集成电路技术，对我国进行打压。
然而，随着集成电路的工艺发展到3nm，电路工艺节点已经接近器件的物理极限，摩尔定律终将失效。
结合经济发展与需求，体系化地发展具备创新特色、开放可控、技术领先的集成电路技术，对我国既是挑战也是宝贵机遇
集成电路科技的创新需要从器件工艺、设计方法与工具、芯片架构直到顶层应用和产业转化等多个层次协同发展
在设计方法与工具部分，随着工艺微缩和新型体系结构的涌现，传统电子设计自动化（electronic design automation, EDA）技术面临
迫切需要结合国情现状需求和国际科技创新趋势，加快推动基础研究和应用基础研究的突破，实现国产芯片科技的高速创新演进，构建具有国际竞争力的体系化创新优势。
在此背景下，2023年9月25∼26日，国家自然科学基金委员会信息科学部主办了主题为“集成电路未来发展及关键问题”的第347期双清论坛（青年），来自全国高校、科研院所的30余位青年专家学者应邀参加了此次论坛，讨论了集成电路发展的国内外现状，分析和初步凝炼了集成电路发展领域的重大科学问题，并建议了重点支持方向。
随着信息时代的高速发展，尤其是5G以及人工智能（artificial intelligence, AI）开始逐步大规模应用，集成电路作为信息技术的基石，重要性越发凸显。
与此同时，集成电路在被发明的60多年以来，沿着摩尔定律高速发展，从基础器件到应用场景都发生了深刻改变。
鳍式场效应晶体管（fin field-effect transistor, FinFET）器件
一起成为集成电路器件与集成中的核心考虑因素，同时由于经典冯⋅诺依曼（von Neumann）架构存在计算与能效瓶颈，尤其难以满足日益增多的非结构化数据处理需求，集成电路的发展亟需寻找
等新兴三维集成技术在延续摩尔定律的同时，也使集成电路芯片向多功能化、系统化方向发展，如图1所示。
三星电子在2003年提出多桥–通道场效应晶体管（multi-bridge-channel field-effect transistor, MBCFET）的水平围栅器件方案
、三星等公司和研究机构利用超晶格牺牲层方法研制的多层堆叠纳米片/纳米线围栅器件，通过突破内侧墙隔离技术、原子层金属填充技术、牺牲层去除技术等挑战，进一步提高了器件性能和集成密度
隧穿场效应晶体管（tunneling field-effect transistor, TFET）
采用量子力学带带隧穿作为导通机制，可以实现超陡亚阈摆幅，突破传统MOSFET（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）器件的理论极限值。
国内外许多著名半导体公司、研究机构和大学都积极开展了关于TFET的研究。北京大学以TFET工作机制为突破口，提出并研制了梳状栅杂质分凝隧穿场效应晶体管，该晶体管的最小亚阈摆幅是目前报道的硅基隧穿器件中的最低值（29mV/Dec），并且其工艺能够和多个技术代技术兼容，在大生产线上进行了集成和电路应用验证
人工智能的热潮让研究者加强了对底层器件的关注，通过新的信息处理方式研制神经形态等新型信息器件，模拟实现生物大脑的神经元及其连接的信息处理功能，进而推动
比如阻变随机存储器（resistive random-access memory, RRAM）从2008年由惠普实验室首次实验证实之后，由于结构简单、集成密度高并且具有断电仍然能够保持存储状态的优势，成为突触神经形态器件的重要候选技术，并得到了众多研究者的关注。
通过材料特性的调控、综合电子/离子等输运机制及热/电/磁场等多激励手段，研究者们已经基于RRAM、相变随机存储器（phase-change random-access memory, PCRAM）等器件研制了可以成功模拟尖峰时间相关的可塑性（spiking timing dependent plasticity, STDP）、长时/短时可塑性和信号时空整合与发放等突触和神经元功能的神经形态器件，并通过小规模的集成与互连，
但是如果要构建大规模的类脑神经网络或者类脑芯片，则需要产业提供强力的工程支撑和大规模集成的方案指导
采用传统器件结构和尺寸微缩方式提升芯片集成度将面临热产生原子的随机涨落、量子效应限制静电控制能力、 高密度图形化衍射极限等难题。
同时，我国目前先进工艺发展受到限制，不仅缺少极紫外（extreme ultra-violet, EUV）光刻设备，也面临一系列器件结构机理与集成工艺瓶颈亟待探明与突破，如半导体低温结晶原理与技术、垂直三维堆叠的散热问题、围栅器件的金半接触电阻调控机理、与硅基工艺兼容的超薄高迁移率沟道材料生长原理等。
亟需探索电输运的能量耗散本质，解决存算分离的数据搬运能耗问题、平面集成的互连延迟瓶颈、载流子信息承载与运算操作的能耗极限问题、纳米尺度下器件中信号的涨落与噪声问题等。
等不同层次出发，研究相关领域的基础科学和前沿技术问题，寻找变革性技术实现突破。
先进工艺是集成电路发展的关键，因此应首先持续推进EUV等先进图形化技术及系列关键技术的探索和研发，另一方面，可积极探索无EUV路径依赖的新工艺/新器件技术。
通过新结构、新原理、新材料、新工艺、新架构的全面结合和协同创新，深入开展微纳电子核心器件与集成的基础及应用研究，通过设计技术协同优化（design technology co-optimization, DTCO）
以及系统技术协同优化（system technology co-optimization, STCO）方法
整合创新链，整体设计提高芯片性能的关键技术路径，突破集成电路新器件与集成前沿核心技术，推动5∼2nm及以下先进技术节点的研发和量产，助力我国在微纳电子核心器件、集成技术，以及先进电子材料领域达到国际先进水平，并为未来集成电路发展开展前沿新技术探索，支撑我国集成电路产业和技术的可持续发展。
在不同的设计制造层次之中，先进的封装技术正在逐步成为推动系统性能持续提升的关键因素，也满足了电子产品“轻、薄、短、小以及系统化集成的需求。
优先发展先进的封装技术，作为一种有效补充和部分替代的策略，应成为我们未来发展的重要逻辑之一
此方向的技术发展专注于优化晶圆制程。通过晶圆重构工艺和重布线技术，在更为紧凑的封装面积内实现更多引脚的容纳。这不仅满足了封装的“窄间距、高密度”要求，还通过形成金属凸点与外部实现了有效互联。
此方向着重于模组领域的拓展。系统级封装技术努力实现多功能芯片的集成，如处理器、存储器及其他元器件，进而在一颗芯片中集成这些先前分散在印刷电路板（printed circuit board, PCB）板上的组件。这种整合有助于压缩模块体积和缩短电气连接距离，从而提高芯片系统的整体功能性和设计灵活性。
技术作为先进封装技术的一种创新突破，也受到了广泛的关注。这种技术通过利用先进封装手段，将多个具有不同功能的异构芯片裸片整合集成于一个特定功能的系统芯片中，
TSV、超高密扇出、嵌入式多芯片互连桥接（embedded multi-die interconnect bridge, EMIB）
，根据明确的产业应用需求，研发适合的封装工艺，特别是聚焦于攻克核心封装工艺的难题。对于需要在前端平台进行加工的工艺部分，应明确前后工艺的分工，并实施前后工艺的协同设计和优化迭代。
”产业链。根据产业应用的需求，参考国外进口材料的标准，由材料厂商开发相应的封装材料，并进行性能的测试评估和比较。
。封装厂商应明确需求，与装备厂商合作，共同研发关键封装装备。在国内先进封装平台上，加速国产装备的测试和优化迭代过程。
高效能模拟与射频电路是连接现实世界与数字世界的桥梁，对电子信息系统的性能和功耗都具有决定性的影响。
模拟与射频集成电路主要包括模数/数模转换、射频和电源管理等核心器件，广泛应用于通信、雷达、计算机等领域。近年。
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