盤點十項具有變革潛質的前沿技術

　　6.后摩爾時代三維互連集成及芯片設計

　　三維集成電路(3DIC)是指將兩層甚至多層集成電路部件通過垂直或水平互連集成為一個芯片。三維集成電路和三維封裝之間的區(qū)別在于是否整合為單一芯片。三維封裝指多個芯片封裝在一個管殼內，芯片與芯片之間通過片外互連連接。

　　三維集成電路(3DIC)可以有效緩解了CPU的“存儲墻”問題，使DRAM訪存時間縮短了50倍，極大緩解了存儲墻的限制;將帶動相關材料、制造、封裝和測試技術的發(fā)展;帶動小型化集成電路應用技術的發(fā)展，從而為汽車電子、人體穿戴式設備和植入式應用打開了大門。

　　3DIC是下一代集成電路的根技術，對于電子系統(tǒng)小型化、低功耗和高性能都將產生重要影響，可能帶來中央處理器(CPU)、系統(tǒng)芯片(SOC)體系架構的演進，工藝和封裝及EDA技術的革新。3DIC發(fā)展和應用前景廣闊，將對智能手機、醫(yī)療電子、高性能計算、物聯網、汽車電子、監(jiān)控和安全等產業(yè)格局引發(fā)深層次影響。

　　7.碳化硅電力電子器件技術

　　碳化硅電力電子器件是有別于傳統(tǒng)基于硅材料的、具有寬禁帶的電力電子器件。

　　碳化硅電力電子器件的重要系統(tǒng)優(yōu)勢在于具有高壓(達數萬伏)高溫(大于500℃)特性，突破了硅基功率半導體器件電壓(數kV)和溫度(小于150℃)限制所導致的嚴重系統(tǒng)局限性，從而使碳化硅電力電子器件能夠滿足能源轉換對高壓、大容量、高頻、高溫的功率半導體器件的需求，提高電力電子裝置的效率，減少系統(tǒng)損耗，達到顯著的節(jié)能效果;并大幅度減少電力電子裝置中的各類變換器的體積，大大提升裝備的機動性、靈活性。

　　碳化硅電力電子器件由于其優(yōu)異的性能，被譽為帶動二十一世紀“新能源革命”的“綠色能源”器件。

　　8.量子通信技術及與經典通信的融合

　　量子通信又稱量子隱形傳送，是由量子態(tài)攜帶信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實現保密通信過程。

　　量子通信是一種全新通信方式，它傳輸的不再是經典信息而是量子態(tài)攜帶的量子信息，是未來量子通信網絡的核心要素。從物理學角度，可以這樣來想象隱形傳送的過程：先提取原物的所有信息，然后將這些信息傳送到接收地點，接收者依據這些信息，選取與構成原物完全相同的基本單元(如：原子)，制造出原物完美的復制品。量子通信技術基于量子物理學的基本原理，克服了經典加密技術內在的安全隱患，為迄今為止唯一被嚴格證明是無條件安全的通信方式。

　　量子通信是最先走向實用化的量子信息技術。發(fā)展并裝備量子通信技術，實現量子通信與經典通信技術的融合，對于實質性地提升國家的信息技術水平和信息產業(yè)的核心競爭力，實現信息系統(tǒng)建設的跨越式發(fā)展，及國防、金融、政務等領域的信息安全保障都具有重要作用。

　　9.軌道角動量通信技術

　　未來的電磁波通信技術如何尋找新的物理參數維度，如何在有限頻譜資源內滿足通信容量呈數量級增長的需求，是一個重大的科學和技術挑戰(zhàn)，必須從物理層面尋找新的原理。光束除了具有與量子自旋有關的角動量以外，還有一種是由于光束具有螺旋形相位結構而產生的軌道角動量(OAM，Orbital angular momentum)，因此OAM被稱為光子(或電磁波)的最后一個基本參數，并且尚未被應用于通信。

　　在OAM這一電磁波的基本物理參數維度上，發(fā)掘未來通信系統(tǒng)容量呈數量級擴展的容量資源、基本原理和核心技術，與已經利用的容量資源結合，可能大幅度新增容量。該技術的發(fā)展，對于緩解移動通信系統(tǒng)的大容量需求和頻譜資源受限的矛盾，支持移動互聯網的普及，具有重要作用。

　　10.泛在感知與全分布控制技術

　　1988年，普適計算之父Mark Weiser第一次將“泛在”一詞用于計算器和網絡中，他將泛在計算定義為“一種使用物理上的多臺計算器加強計算能力，同時讓用戶無感知地使用的方式”;并預言了未來的網絡模式：“網絡如同空氣和水一樣，自然而深刻地融入人類的日常生活和工作中。”這就是泛在網的作用。

　　隨著無線技術、傳感技術和芯片處理技術的發(fā)展，使得泛在感知成為可能。如果說泛在網是ICT社會發(fā)展的最高目標，物聯網則是泛在網的初級和必然發(fā)展階段，而傳感器網則是物聯網的延伸和應用的基礎。

　　泛在感知網絡不僅僅是基礎的網絡構架，同時也能向其他行業(yè)提供信息通訊服務，實現對信息的綜合利用，提升個人、企業(yè)、家庭的生活品質及工作效率;數字化、多媒體化的信息服務將融入人們日常工作、生活中，并起到方便生活的作用。