达摩院：2021达摩院十大科技趋势（35页）.pdf

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1、$%?A%B!CDE 2020年一场突如其来的新冠疫情，开启了世界百年未有之大变局的序幕。 未来五十年的变化都被这场疫情提前并压缩到了未来十年里，科学技术将 加速应用到社会经济领域。科技发展来到了一个新周期的起点，以人工智 能、大数据为代表的新一轮科技将改变我们所处的世界。 身处科技最前沿的达摩院，梳理并提出了今年科技领域最重要的十个趋 势，其中，既包含物理世界基础研究突破带来的“原子动能”，又囊括我 们日益离不开的数字世界中发生的“比特跃迁”，还涉及科技进步对我们 生产生活模式的改变即“场景变革”。通过这些趋势，我们了解了科技正 在取得的进展，更看到了这些科技将给世界带来的变化，例如外形和功

2、能 跟真实皮肤一样的“电子皮肤”、能让人生活在数字世界中的“脑机接 口”、“自我进化”的数据处理等。我们满怀对未来的憧憬，期待这些趋 势成为现实那一天的早日到来。 F!G HIJ?KLMNOPQRS%8!TUV F!GG 著名科幻作家、科学家阿瑟克拉克（Arthur Clarke）曾在1962年未来 的轮廓（Profiles of the Future）一书中提出，“任何足够先进的技 术，都与魔术无异”。他还认为，到21世纪20年代，人工智能的水平将可 以达到人类的水平；对人类感知的神经学研究也会大有建树，人类可以不 再依靠耳朵、眼睛和皮肤来获取信息。 在20年代的开篇之年，我们回看克拉克几十

3、年前的预言正在惊人地快速实 现：人工智能在一些特定场景下的水平甚至已远超人类；而脑机接口和传 感器等技术的发展，也为人类的感知甚至进化打开了一扇全新的大门。必 须承认，科技的进步让人心潮澎湃，无论在之前看起来是多么夸张的预 言，都正在逐渐成为现实。 达摩院的十大科技趋势让我们更清楚地了解前沿科技的最新进展：基础科 学研究成果累累 新材料、新计算范式为技术发展提供更加坚实的基础和 更加丰富的路径；数字技术如云计算、大数据、AI等不断突破，并更加广 泛且深入地融合到生产生活中，如提升医药的研发效率、帮助病患提高生 活质量等；各行各业都在技术的加持下更加智能，从农业到制造业再到城 市治理，智慧化场景

4、层出不穷，可以说，我们正在迎来一个全面智能的时 代。 WXY!Z; 趋势一：以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体迎来应用大爆发 趋势二：后“量子霸权”时代，量子纠错和实用优势成核心命题 趋势三：碳基技术突破加速柔性电子发展 趋势四：AI提升药物及疫苗研发效率 趋势五：脑机接口帮助人类超越生物学极限 趋势六：数据处理实现“自治与自我进化” 趋势七：云原生重塑IT技术体系 WX_!abc WXd!efgh 趋势八：农业迈入数据智能时代 趋势九：工业互联网从单点智能走向全局智能 趋势十：智慧运营中心成为未来城市标配 【卷首语】 【序】 -. -, -i -j . .k .l ,- ,m ,n ,o

5、m, 以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体，具备耐高温、耐 高压、高频率、大功率、抗辐射等优异特性，但受工艺、成本等因素限制，多 年来仅限于小范围应用。近年来，随着材料生长、器件制备等技术的不断突 破，第三代半导体的性价比优势逐渐显现并正在打开应用市场：SiC元件已用 于汽车逆变器，GaN快速充电器也大量上市。未来5年，基于第三代半导体材 料的电子器件将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等场 景。 *+Ypqrstuvswxyz! |dy 01 05 概要 半导体产业发展到今天，主要建立在三代材料的基础上：兴起于20世纪50年代 的基于硅（Si）、锗（Ge）的

6、第一代半导体；兴起于20世纪80年代的以砷化 镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的第二代半导体；以及兴起于20世纪末的 以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体。目前，第一代半 导体材料Si应用最为广泛，它构成了一切逻辑器件的基础，CPU、GPU所提供 的算力都离不开Si的功劳。第二代半导体主要用于高频高速场景，例如手机中 的射频电路。第三代半导体相比于前两代半导体具有更宽的禁带宽度，因此也 称作宽禁带半导体。更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压、更 快的开关频率下运行，因此第三代半导体具备耐高温、耐高压、高频率、大功 率、抗辐射等优异特性，可以用作功率器件和射频