2018年1月在中国电子学会在其官方网站发布“关于邀请参加《中国电子学会会士观点（2018）》编撰工作的函”，开始向中国电子学会会士徵集重点领域和前沿技术的“观点”。

经过近3个月，3轮观点稿件的徵集，共收到投稿49篇。初步筛选后，向专家委员会提交了13篇观点进行评审把关，经多次修改审议，形成了11个关键技术和重要领域“观点”。最后，经中国电子学会理事长、副理事长审议，形成10大观点，并发布。并在第十三届中国电子信息技术年会上发布，供学术界和产业界交流参考。

主任委员：张 军

委 员：李树深 梅 宏 尹 浩 费爱国 刘 明 王沙飞 魏少军

主 编： 刘 明

撰 稿： （以姓氏笔画为序）

于海斌 马小峰 王云鹏 尤肖虎 尹 浩（清华） 吉训明 吕卫锋 刘光明 孙贻滋 周 旋 赵军锁

曹先彬 常 佳 潘建伟 魏少军

一、微电子技术

微电子技术基于现代物理学发展而来，涉及半导体物理、材料、积体电路设计、超精细製造、超精密与超高密度微纳组装，不断延续和拓展摩尔定律。微电子技术的主流是积体电路。

更高密度、更高性能、更低功耗、更低成本和更加安全可靠是微电子技术追求的主题。积体电路一直按照摩尔定律发展，每代技术比上一代技术密度提升100%，性能提升40%，而功耗下降50%。今天，积体电路工艺技术达到10纳米，单个晶片集成250亿只电晶体，单片半导体存储器容量超过64Gb。预计到2025年，积体电路工艺技术将沿着摩尔定律继续微缩，特徵尺寸达到5纳米；主流器件是FinFET；单个晶片集成500亿只电晶体；CPU运算能力达到每秒100万亿次浮点运算；单片存储器容量超过512 Gb；但二维微缩（2D Scaling）技术潜力基本耗尽；多元件异质封装技术兴起。到2030年，三维微缩（3D Scaling）成为积体电路製造技术主流，继续推动摩尔定律前行；主流器件将发生根本性变化，围栅电晶体、负电容电晶体是重要的候选技术；积体电路的概念将被集成系统替代；微纳尺度异质结构的高精度、高密度组装将成为基础技术。

微电子技术是当代信息领域的使能技术，全面支撑计算机、网路、通信和各类电子整机的发展，正在兴起的人工智慧、类脑计算、量子通信、量子计算和自动驾驶等无一例外都离不开积体电路晶片，信息领域的科技发展在很大程度上有赖于微电子技术的突破和原始创新。

量子信息技术包括量子通信、量子计算、量子精密测量等。量子通信是迄今唯一安全性得到严格证明的通信方式，可从根本上解决信息安全传输问题；量子计算具有强大的并行计算和模拟能力，为某些大规模计算难题提供了解决方案；量子精密测量可实现超越经典技术极限的测量精度，大幅提升导航、医学检测和引力波探测等的準确性和精度。

量子通信技术的发展路线是通过光纤实现城域量子保密通信网路，通过可信中继、量子中继、卫星中继可实现广域量子保密通信。量子计算技术通过新型量子结构及量子计算原理的探索，规模化量子比特的相干操纵，可率先突破专用量子模拟机，在处理若干複杂物理问题方面有望超越经典计算能力；如果突破可扩展的量子逻辑门等通用量子计算机关键技术，将有望实现可程式的通用量子计算机。基于量子精确操控的测量技术，可实现高精度、高稳定度的精密测量。

通过10至15年的努力，在量子通信方面，有望构建全球化广域量子保密通信网路，实现量子密钥分发网路和经典通信网路的无缝衔接；在量子计算方面，有望实现100个以上量子比特的相干操纵，对特定问题的求解能力超越经典超级计算机，为新材料设计和新能源开发等重大问题提供支撑；在量子精密测量方面，有望实现超高精度的光频标与广域时频传递网，无需藉助卫星定位的高精度自主导航等重大技术突破。

第五代移动通信（5G）是面向2020年发展需求的新一代移动通信系统，为移动网际网路和物联网的快速发展提供无所不在的基础性业务能力，其主要目标可概括为“提高速率、增强宽频、万物互联”。

5G具有高速率、广联接、低时延、高可靠等特点，是新一代移动通信技术发展的主要方向，是未来新一代信息基础设施的重要组成部分。其关键技术主要涉及大规模天线阵列、超密集网路、新型波形复用与信道编解码、全双工通信、非正交多址技术、高频段通信等。同时，为适应未来5G极为丰富的套用场景，也需要研究网路虚拟化与切片技术，将5G网路构建在云计算平台上，通过计算与通信资源的隔离、动态调配与迁移，实现网路资源的智慧型调配。

目前，许多政府和企业都在加速布局5G网路，以迎接下一波科技浪潮。5G目前还处于标準制定、技术研发和测试阶段，运营牌照、技术互操作性开放标準等都可能成为制约发展的障碍，但5G可以满足未来移动网际网路流量迅猛增长的发展需求，使得移动通信更加具备通用技术和使能技术的特徵，其套用前景将非常广阔。

5G将大幅提升移动网际网路和物联网的整体水平，助推车联网、物联网、智慧城市、无人机网路等新兴技术的发展, 为发展智慧型家居、建设智慧城市、构建智慧地球提供强有力的支撑；5G技术将进一步套用到工业、医疗、安全等领域，能够极大地创造新价值、催生新理念，加速经济社会的转型升级，开启人与物互联、万物互联的新时代。

大数据泛指无法在可容忍的时间内用传统信息技术和软硬体工具对其进行获取、管理和处理的巨量数据集合。大数据时代的到来，标誌着信息化在经历以单机套用为主要特徵的数位化阶段和以联网套用为主要特徵的网路化阶段之后，正在进入以数据深度挖掘与融合套用为主要特徵的智慧型化阶段。

大数据对现有的信息技术体系提出了一系列挑战，孕育着体系重构和颠覆式发展的新机遇。例如，需要在新的计算模式和新型计算机体系结构，通用大数据管理系统技术和定製化大数据套用系统使能技术，模式可定製的并行数据处理技术和平台，支持高维、流式、语义化的数据分析方法和端到端的数据分析工具，以及数据安全和隐私保护等方面持续的技术创新；需要发展支持海量数据高速传输和网路接入的宽频、移动、泛在网路通信技术；更需要发展新型基础器件并构建数据科学的理论基础。另外，还需要主动适应软硬体开源开放所带来的产业生态重构；同时，配合数据的基础性战略资源地位，亟需从法律法规、标準规範、套用实践和支撑技术等方面多管齐下，探索并构建完整的数据治理体系。

当前，一种新的经济範式——“数字经济”，正在逐渐成型。构建以数据为关键要素的数字经济，运用大数据提升国家治理现代化水平、促进保障和改善民生，以及保障国家数据安全，是发展大数据事业的重点。

软体定义是基于软体的泛在性，利用数据时代软体本身的算法、数据、认知一体化的特性，对物理产品和信息系统赋予套用功能和使用价值，是资讯时代满足多样化需求的有效手段，也是软体基础设施化的重要技术途径。软体定义的本质就是在基础物理资源虚拟化的基础上，通过管理任务可程式实现灵活、多样和定製的系统功能，从而实现软体对物理硬体设施与系统的“赋值”“赋能”和“赋智”。

软体定义有三大特点：硬体资源虚拟化、系统软体平台化、套用软体多样化。硬体资源虚拟化是指将各种硬体资源抽象化，打破其物理形态的不可分割性，以便通过灵活重组、重用发挥其最大效能。系统软体平台化，实现对硬体资源统一管控、按需配置与分配，支撑面向不同套用需求和场景的多样化、领域化、个性化的资源管理需求。在平台化系统软体解决方案的基础上，套用软体不受硬体资源约束，系统将实现更多的功能、提供更为灵活高效和多样化的服务。软体定义概念正在“泛化”，正实现从单一资源的按需管控到全网资源的互连互通的跃变，支持纵向全栈式、横向一体化的多维资源按需可程式，最终形成面向人机物融合套用的基础设施架构。

软体定义加速了软体与硬体、装备製造、行业套用的融合，催生了大量的新技术、新产品、新模式、新业态，促进了信息技术产业由单一技术、单一产品、单一模式向多技术、集成化、融合化、平台系统、生态体系的持续演化升级。“一切皆可程式”， 与数据科学和人工智慧技术深度融合，软体定义将迅速引发各个行业的变革。

智慧医疗是对传统医疗的一种系统化改造，它利用先进的信息技术、人工智慧、感测器技术等实现医疗信息的智慧型化採集、转换、存储、传输、辩识，以及医疗业务流程的数位化，达到医疗的信息化与智慧型化。

智慧医疗的一个重要标誌是数据成为医疗的基础性资源。近年来，利用大数据、人工智慧、机器学习技术，充分挖掘医疗大数据（包括影像数据、体外诊断数据和病理生理数据等）中具有医疗价值的信息，支持临床的智慧型诊断、辅助治疗和健康状态评估等，推动智慧医疗成为医学与信息学交叉的一个热点研究方向。例如，利用高精度感测器，经过智慧型计算处理提取出有医疗价值的信号，对人体健康状况进行提前感知和预判；利用多模态影像数据获取、融合和关联分析，提供全面準确的诊断依据，实现精準治疗和辅助干预等。另外，医疗资源的整合，容纳各类疾病特徵、病例、指标的大数据共享平台的建设，数据的共享和互联互通，也是智慧医疗进一步发展面临的挑战。

智慧医疗极大地促进了医学、信息、生物、材料等多学科融合，将在疾病诊断、辅助决策、健康管理等领域发挥重要作用。特别是，智慧医疗的发展将改变病患健康观念，提高诊治水平，节省医疗社会成本，是医疗向全生命周期健康管理转化的关健技术，成为全面提升医疗卫生水平和大众健康状况的有效途径。

无人驾驶交通系统是以无人潜航器、无人船、无人车以及无人航空器和太空飞行器等新型载运工具为主体，具备驾驶操作无人化、运行管控自动化、载运平台共享化、运输模式定製化等特点的新型交通运输系统。面向无人驾驶的车联网技术的快速发展，无人驾驶交通系统有望实现“驾驶零事故、交通零延误、行驶零排放、出行零差异”等颠覆性愿景。

无人驾驶交通系统融合了移动通信、导航定位、大数据、云计算、云控制、人工智慧等先进技术，涉及“感、传、知、控、安”五大核心技术要素。具体包括：“海-陆-空-天”多维纵深空间感知技术；载运工具之间以及载运工具和基础设施之间高频宽、低延时、多粒度、富信息、高可靠数据传输技术；多源、多域、多态交通大数据的知识处理与动态决策技术；强非线性、强随机性和高动态性条件下群体自组织控制技术；一体化交通信息安全检测与主动防御技术。

无人驾驶交通系统不仅会打破传统载运工具产业链、技术链和价值链，还将推动交通运输领域新技术持续创新与产业化发展，促进军事交通、物流运输、工业製造、娱乐服务等上下游产业的转型升级。

工业网际网路通过全球化的网际网路，将传统工业系统与先进感测、高性能计算、数据分析以及控制技术融合，通过人机物的全面互联，实现企业内部从感知到决策的垂直集成、上下游企业间的横向互联和产品全生命周期的管理，推动工业智慧型化发展，是企业实现智慧型製造的关键使能技术。

工业网际网路是落实“网际网路+先进制造业”战略的重要抓手，其关键技术涉及网路、感测器、高性能计算、数据分析和智慧型控制等，主要发展趋势是网际网路、物联网和工业控制网路的深度融合。发展趋势是採用云计算和边缘计算协同系统架构，感知和处理具有时空关联特徵的物理信息，支撑数据驱动的工业知识获取、传播和高效利用，实现智慧型化製造；同时要综合考虑信息安全和物理安全的一体化安全理念，在保障工业系统可用性的前提下，实现系统的保密性。

工业网际网路的发展，对传统工业的升级换代具有革命性的影响，将会促进全球工业体系的重构，激发生产力进步，形成新兴业态和新的套用模式。工业网际网路目前主要套用是作为企业智慧型化转型重要抓手，通过对生产过程中各类数据的全面採集和分析，为各类工业设备提供生产效率最佳化、能耗管理和排程最佳化等方面的服务；未来将逐步向製造过程的智慧型互联方向发展，支持个性化定製模式，实现製造产业链与价值链的重塑。

区块链是一种分散式账簿技术，能够实现安全、可靠的分散式协同计算。它有机结合数据结构、对等网路、共识算法和密码学算法，形成对等节点的分散式存储，并通过分散式的共识机制同步各节点数据。链上代码（智慧型契约）是存储与执行在分散式账簿节点上的计算机代码，在约定条件下被多个节点独立执行并共识存储执行结果。

区块链的核心特性是不可篡改性和共享数据，这可保证链上代码执行过程的可追溯，形成多方参与者之间的信任机制。基于区块链与链上代码的可信共享机制，在无需中心化数据汇集的情况下，就可使多方数据的共享、互操作形成良性信用体系；同时，实现数据所有权、使用权与执行权的分离，确保了数据拥有者对数据的控制。另外，链上代码的编辑、验证、执行技术，可以充分利用可交换数据，形成可交易的链上代码“服务库”，有助于推动数字社会服务尤其是多样性的政府公共服务。

区块链可以实现数据和价值跨平台、地域、系统、部门、业务、国境的有序流通，也可支撑有效的协同管理和服务。作为推动供给侧改革的利器之一，这一技术的推广套用将创造出全新的服务模式和商业模式，预计会在许多领域很快落地，并逐步探索出最优的套用模式。

临空信息网路以空间运动平台（包括部署于20至100公里高空的临近空间飞行器、无人机）为载体，实时获取、传输和处理空间信息，向上可增强天基卫星系统，向下可补充陆基海基既有网路系统，实现空间信息网路全域覆盖能力与局部通信、导航、监视增强能力的融合。

临空信息网路在传统天基、地基、海基节点之外，通过新的临近空间飞行器和无人机节点的引入，其独有的平台运动特性、组网特性以及多业务接入组网需求的特殊性也对空间信息网路的既有技术和运行体制带来新的技术挑战，需要解决异构网路的立体按需组网、空间信息的协同可靠传输、空间节点的多维複合运控等关键技术问题。

临空信息网路具有持久留空、广域感知等特点，而且具备布设方便、机动灵活、使用可靠、成本低廉的突出优势，可以带来空间信息网路局部增强、能力保持和服务强度上的改善和提升。临空信息网路作为天空地一体化网路的重要组成部分，在先进通信、导航、格线、下一代网际网路（IPv6）和云计算等技术的支持下，可支撑天临空地海用户的随遇接入、可信传输、智慧型管理和按需服务，在科学观测、应急救援、通信覆盖、作战指挥、远洋航行等套用领域，对国家安全、国民经济和人民生活有着积极深远的影响。