美國在人工智慧晶片市場佔據90%的份額，擁有全球數量最多的頂尖AI模型；中國則控制著超過90%的稀土加工能力，其鋼鐵產量超過全球其他國家總和。這兩組數字，既揭示了當前全球最重要的戰略競爭態勢，也道出了其深層的複雜性與危險性。美國戰略與國際研究中心（CSIS）經濟安全與技術部門於2026年1月發佈旗艦報告《Tech Edge：美國技術長期競爭行動手冊》，對美中兩國在關鍵技術領域的競爭實力進行了系統性的"淨評估"，為華盛頓的決策者提供了迄今最為全面的戰略診斷與政策藍圖。這份長達100余頁的報告由CSIS經濟安全與技術部門主任納文·吉里山卡爾主導編寫，並獲CSIS總裁約翰·哈姆雷博士的支援與指導。報告明確拒絕以靜態的專利數量或市場份額來衡量技術競爭力，轉而提出一套"生態系統"分析框架，主張技術領導地位來源於動態的企業、研究機構、政策體系和盟國網路的綜合運作，而非單一技術突破。報告的核心論斷簡潔而有力：美國需要在多種技術類型上建立"技術靈活性"，而非僅在個別領域尋求壓倒性優勢。打破六大迷思，直面競爭實質報告開篇即以批判性姿態審視了長期以來主導美國政策辯論的六大錯誤認知。這些迷思非但沒有幫助美國制定有效策略，反而導致了資源錯配與戰略失焦。第一個迷思認為，中國的技術優勢"只靠作弊"取得——即貨幣操縱、智慧財產權盜竊與國家補貼。報告明確指出，這些觀點掩蓋了一個令人不安的現實：中國在基礎研究、快速原型開發與製造規模化方面已積累起真實的創新能力，並在前沿技術和突破性發明領域愈加活躍。以執法為導向的政策回應——報告用"更多律師、更少工程師"來形容這一取向——已令美國在標準制定和規模化生產上處於下風。第二個迷思認為，中國的創新體系是封閉自足的，正在孤立地追趕美國，由此引發了一種推論：美國的開放性和盟國體系是不必要的，甚至是一種劣勢，美國應當獨立應戰。報告對此予以駁斥：儘管中國一再強調"自力更生"，其經濟實際上仍深度嵌入全球網路，並在積極擴展新的戰略聯盟——與歐盟、東亞與東南亞國家及"全球南方"市場持續深化合作。當前的技術競爭，本質上是那個國家能夠建構最廣泛、最深厚的全球生態系統之爭。第三個迷思將中國的創新體系定性為"自上而下"，而將美國體系視為"自下而上"。報告認為這一二元對立嚴重失真。中國的生態系統具有高度動態性：它將殘酷的市場競爭與政府戰略引導、地方政府扶持和私營部門創新活力混合巢狀在一起。與此同時，美國經濟內部已出現在位者整合加劇、市場進入壁壘抬高、新進入者規模化通道縮小等問題。報告同時提醒，這一迷思還遮蔽了美國自身長期成功推行產業戰略的歷史——定向研發、公私合作、政府採購與二次供貨政策，均是美國維繫技術領先的重要工具。第四個迷思認為，美國只需聚焦人工智慧、量子計算、合成生物學等前沿技術，便能贏得技術競爭。這一迷思的隱含邏輯是：美國擁有選擇競爭賽道的奢侈條件，憑藉先發優勢就能"創造市場"。它同時默認，機床、金屬等美國已失去優勢的基礎性產業是無可挽回的爛帳，無需、也無法奪回。報告明確反駁：包括金屬加工、電子封裝乃至稀土等原材料生產在內的大量"基礎型"能力，對加速型技術至關重要，進而關乎美國經濟安全與中產階級的就業前景。美國若不正視上述基礎能力的流失根源，就根本無法在加速型技術上真正勝出。第五個迷思認為國家安全風險被過度渲染，聲稱政策制定者在軍民兩用技術風險等議題上存在誇大。報告以有據可查的案例予以反駁：美國雲服務商實際上協助訓練了如今支撐中國人民解放軍監控系統的中國AI模型；美國國防工業基礎對中國"傳統"晶片形成了嚴重依賴；半導體裝置的出口大幅加速了北京的晶片製造能力。這些已經發生的損失證明，國家安全風險是真實的、正在加速演變的，而出口管制的適應速度遠遠落後於戰略損失的蔓延速度。第六個迷思則走向另一極端，聲稱中國將不可避免地在技術競賽中超越美國。報告對此同樣予以駁斥：這一論斷最初源於數十年前對中國經濟超越美國時間節點的種種預測，如今演變為對中國高科技霸權的宿命論式斷言。中國確實在綠色技術、電動車、電池和無人機上取得成功，但這些勝利往往是被選擇性援引的例證，掩蓋了中國在諸多同樣獲得北京長期優先投入的領域中屢屢折戟的現實——商用噴氣發動機就是最典型的案例，投入數十年、耗資逾150億美元，至今仍無一台發動機通過商業認證並實際飛行於國際航線之上。對美國衰退的悲觀論調，同樣遮蔽了美國在各州、各城市和私營部門層面不斷湧現的創新突破。這六大迷思相互強化，共同構成了美國戰略決策的認知盲區。正如報告所指出的，它們導致美國領導層將症狀誤認為病因，以膝跳反射式的應急手段代替長期戰略佈局，過度依賴保護既有優勢的工具而非建構新的創新能力，最終形成內部邏輯自相矛盾的政策組合。打破這六個迷思，是制定任何有效技術競爭戰略的前提。四類技術，各有生態邏輯《Tech Edge》報告的核心分析工具，是一套將所有戰略相關技術按"應用廣度"與"生產複雜度"兩個維度劃分為四類的框架。這一分類不僅服務於學術分析，更直接指向政策處方。"堆疊型技術"（Stack Technologies），如人工智慧、先進晶片、量子計算與高級電信，具有高度的層級複雜性和廣泛的經濟溢出效應。其優勢在各層疊加，但脆弱性亦如此。報告在此類技術上給予美國"主導"地位評級，並指出美國擁有全球約75%的AI算力，2024年發佈了40個"值得關注"的前沿AI模型，中國僅有15個，歐洲只有3個。然而，這種領先並非無懈可擊：美國頂級AI公司在晶片製造上高度依賴台灣積電，美國國內AI擴散速度遠滯後於其投資規模——麥肯錫資料顯示，僅7%的大型美國企業實現了AI的全面部署與整合。"精密型技術"（Precision Technologies），如商用噴氣發動機、半導體光刻裝置與衛星系統，依賴數十年積累的隱性知識、深層供應商合作與高度專業化的認證體系。GE和普惠的發動機優勢，是FAA認證制度、"小時計費"型長期維護合同與軍民兩用研發協同三者疊加數十年的產物。這類"工業護城河"中國難以複製，不僅因為技術差距，更因為生態系統層面的信任積累無法速成。"生產型技術"（Production Technologies），包括高端機床與工業機器人，廣泛擴散於整個經濟體，但生產過程相對線性。報告在此揭示了一個令人不安的事實：美國曾在20世紀80年代初期主導全球機床市場，此後在短視的資本市場壓力與錯誤的政策取向下，將這一領域拱手相讓。而中國雖持續投入但仍停留在中低端，高端機床市場至今由德國和日本主導，依託其代代相傳的工匠文化、學徒制度與供應商網路。這一格局說明，生產型技術的競爭優勢是幾代人耐心積累的結果，不可能通過短期政策衝擊快速獲得。"基礎型技術"（Base Technologies），如稀土元素、電池、鋼鐵和鋁，生產複雜度相對較低，但高度集中的生產格局使之成為地緣政治槓桿的核心工具。中國對全球稀土加工的控制，以及2025年10月實施的前所未有的稀土與永磁體出口限制，是這類"戰略卡脖子"最直接的示範。報告特別指出，中國在稀土領域的成功，不單是政策設計的產物，也是幾十年科學教育專業化——包括專門設立的稀土學院和國家重點實驗室——長期積累的結果。上述四類技術彼此依存，形成相互強化（也相互威脅）的鏈條：沒有稀土就沒有晶片製造，沒有機床就無法規模化生產精密零部件，沒有晶片就無法訓練前沿AI模型。正因如此，報告強調，任何只聚焦單一技術領域的戰略都註定不完整——美國必須同時在四個像限建立差異化的生態系統能力。戰略處方：速度、規模與盟友面對上述診斷，《Tech Edge》報告提出了一套三位一體的政策框架，並將其定性為一本"動態更新的行動手冊"，將隨競爭形勢持續演進。其一，"彈奏全部琴鍵"——在所有四類技術上建立靈活性。報告建議，川普政府和國會應將《晶片與科學法案》的科學經費集中投向基礎型和生產型技術的短板，通過"技術靈活性基金"（Technology Dexterity Fund）整合商務部、國防部與盟國資本，聯合投資美國本土技術能力。同時，應動用《國防生產法》為稀土分離、精煉和磁體工廠提供政府信用背書，以吸引私人長期資本。在精密型技術上，應通過類似冷戰時期COCOM的新多邊機制，協調對華出口管制，同時防止以國家安全之名保護國內既得利益者，避免壟斷。其二，"以競爭所需的速度和規模行動"。報告對美國在部署速度上的系統性遲滯進行了量化批評：美國新礦山從勘探到投產平均需要29年，資料中心建設佇列積壓長達3至5年，各州監管框架碎片化進一步拖慢了商業化處理程序。與此形成對比的是，中國能夠在兩年內將一座超級工廠從奠基推進至批次生產。報告建議對礦業和基礎設施審批引入有約束力的"限時程序"，從商務部層面重整製造業試點項目，設立面向特定行業的"擴散加速器"，並建立全國性的AI勞動力聯盟，以標準化認證取代當前分散低效的職業培訓體系。其三，"保衛創新網路"。報告對當前出口管制政策的取向提出了有據可查的批評：過於寬泛的管制措施將美國企業拒於中國市場之外，反而將收入和學習曲線讓給競爭對手，這與美國的國家利益背道而馳。報告呼籲更精準、更快速的出口管制——以行為而非行業為限制對象，打擊傾銷、強制許可與掠奪性投資，而非實施一刀切的行業禁令。同時，報告建議擴展外國投資審查委員會（CFIUS）的審查權限，加強大學研究安全規範，對智慧財產權盜竊施以反映戰略損失而非僅針對商業損失的民事與刑事處罰。盟國在這一框架中佔據不可或缺的地位。報告直接批評當前美國貿易政策的混亂——失序的關稅舉措已令德國機床商、日本精密製造商、韓國電池生產商與荷蘭半導體裝置商等關鍵合作夥伴感到疏離。這些夥伴是美國技術創新的倍增器，而非談判籌碼。報告建議通過"友好貿易協議"建立以可核實里程碑為條件的關稅減讓機制，將合作夥伴繫結於供應鏈韌性框架之內。時間窗口正在縮小《Tech Edge》報告以一種罕見的緊迫感作為收尾，但其基調仍屬克制與審慎。報告援引歷史表明，美國曾多次成功重建生態系統優勢——網際網路源於DARPA的投入，生物技術革命由《拜-杜法案》點燃，農村電氣化則來自政府、私營部門、大學與勞工的協同配合。這一歷史並非用來激發自滿，而是用來證明路徑存在。然而，報告也坦率地指出，當前正在面臨的挑戰比以往任何時期都更為複雜：美國今天的競爭對手不是封閉的蘇聯，而是一個深度嵌入全球供應鏈的創新強國；美國的優勢不是一勞永逸的，而是持續遭受侵蝕的。聯邦研發支出佔GDP比例數十年來持續下滑，移民政策的不確定性正在動搖美國賴以為傲的全球人才吸引力，國內政治極化使跨屆戰略得難以為繼。報告最終指出，如果2025年是警示之年，2026年就是行動之年。國會和行政當局面臨一個清晰的選擇：圍繞技術領導力形成共識並付諸行動，或是陷入關稅戰與政治內耗，將中國無法複製的優勢拱手相讓。《Tech Edge》報告的真正價值，不在於提供關於美中技術競爭的終局預言，而在於提供一套動態更新、可供操作的分析框架——一本真正意義上的"長期行動手冊"。CSIS表示，這份報告將作為持續滾動分析的起點，後續將就人工智慧、電池、量子計算、晶片等各主要技術領域逐一發佈深度評估模組。這本手冊，才剛剛翻開第一頁。 (21世紀關鍵技術)

根據澳大利亞戰略政策研究所（ASPI）營運的技術追蹤器，中國在近90%的關鍵技術領域處於領先地位，這些技術“顯著增強或對國家利益構成風險”，該機構是一個獨立智庫。ASPI的關鍵技術追蹤器今年評估了74項現有和新興技術的研究，較去年分析的64項有所增加。中國在66項技術研究中排名第一，包括核能、合成生物學、小衛星，而美國則位居其餘8項，包括量子計算和地球工程。結果反映了劇烈的逆轉。根據2024年版的追蹤器，本世紀初，美國領先了90%以上的評估技術，而中國不到5%。“中國在科學技術方面取得了令人難以置信的進展，這些進展不僅體現在研究與發展，也體現在出版物上，”位於華盛頓特區的戰略與國際研究中心（CSIS）研究中國產業政策的伊拉里亞·馬佐科說。馬佐科表示，ASPI指出的總體趨勢並不令人驚訝，但看到中國在許多領域領先美國，實屬“令人驚訝”。香港大學科學政策研究員王彥波表示，這可能與被追蹤的技術類型有關。他指出，印度更有可能成為新技術領域的研究領導者，因為其重點集中在這些領域，而傳統領域如半導體晶片則處於領先地位。跟蹤高影響力研究ASPI團隊基於一個包含全球九百萬多篇出版物的資料庫進行分析。它通過識別2020年至2024年間某國研究人員發表的被引次數前10%的論文，對各國在各項技術領域進行排名，並計算該國的全球份額。一個值得注意的發現是，根據位於弗吉尼亞州阿靈頓的非營利組織“特殊競爭研究項目”的國家安全與技術戰略師林大衛的說法，中國在雲端運算和邊緣計算方面領先於美國。雲端運算使人工智慧公司能在無需物理基礎設施的情況下訓練模型並處理資料，而邊緣計算則在本地處理資料。他表示，中國在這些領域的研究強度“很可能反映了北京將人工智慧從實驗室推進到部署的緊迫性”。位於蘇州的西安交通-利物浦大學專注於技術創新的政治經濟學家海史蒂文表示，這一分析不應被解讀為“美國實力的崩潰”。他說，總體而言，美國在全球這些技術領域仍是重要角色。參與該研究的ASPI資料科學家黃梁珍妮警告稱，研究結果顯示西方發達國家有可能在多個關鍵領域失去“來之不易的、長期的前沿科學和研究優勢”，而這些對全球最重要技術的發展和進步至關重要。面臨的限制不過，他們同時指出，儘管ASPI的跟蹤器有助於衡量一個國家的學術勢頭，但它無法反映其整體的創新能力。ASPI的分析師在2025年的更新中也承認了這一點。首先，大量高影響力的出版物並不一定意味著工程能力、製造能力或商業成功。他以先進飛機發動機作為例子，這是其中一項被追蹤的技術。儘管中國在該技術領域排名第一，擁有龐大的工業基礎和國有航空航天企業，但“中國發動機尚未達到美國或歐洲領先車型的性能、可靠性和耐久性水平”。 (新書問我)

據專家介紹，目前中國已經完成第一階段6G技術試驗，形成超過300項關鍵技術儲備。未來6G技術將如何賦能千行百業？在紫金山實驗室，一個看似簡單的乒乓球顛球測試，正在揭示6G將如何重塑未來的智能工廠。在紫金山實驗室，一台裝置正以恆定節奏持續顛動著乒乓球。小球可以長時間規律地圓周跳動，彷彿被無形的絲線精確操控。這並非雜技表演，而是全球首個面向6G的“時延有界確定性無線接入演示系統”。整個顛球過程，完全依靠6G網路進行即時無線控制，這對時延和穩定性都提出了極高要求。紫金山實驗室副研究員 劉澤寧：我們的目標是實現6G空口傳輸時延低至百微秒級，可靠性高達99.99999%，以及抖動低至微秒級的能力。這意味著在未來智能工廠當中，無數的工業裝置可以像人的神經一樣，通過無線的方式，去實現精準無誤地協同。在未來工廠，6G可以讓機器之間形成微秒級的默契配合，讓整個工廠變成協同一致的“有機體”。紫金山實驗室副研究員 劉澤寧：6G將首次將無線網路深入工業控制最核心的生產環節，取代工業現場最關鍵、最精密的控制匯流排，將為真正的“無人工廠”奠定基石。眼下，中國已完成第一階段6G技術試驗，形成超過300項關鍵技術儲備。“十五五”期間，中國將重點開展6G標準研製與產業研發，預計在2030年左右啟動商業應用。中國資訊通訊研究院無線與移動通訊研究所副所長 杜瀅：2030年具備6G規模組網能力，面向個人使用者衣食住行及工作等全生活場景，提供更加定製化、沉浸化、智能化的應用服務。預計到2035年，將實現6G規模化商用部署，有望培育形成兆元級的6G產業及應用。 (央視財經)

澳洲戰略政策研究所（ASPI）的《關鍵技術追蹤》（Critical Technology Tracker）報告，透過對過去二十一年（2003年至2023年）高影響力研究成果（即被引用次數最高的10%的論文）的深入分析，揭示了全球科研領導地位發生的驚人轉變。其中，中美兩國在關鍵技術領域的競爭尤為引人注目。研究團隊近日在《紐約時報》寫了一篇評論，題目是《川普拒絕中國學生於門外，無視了一個令人震驚的新現實》。這個新現實是：也許他們已不需要美國。文章稱，川普和共和黨人希望阻止中國學生進入美國頂尖大學的戰略技術領域。擔心美國在與中國的科技競賽中落後。對華鷹派人士認為，美國為一個致力於「在新興技術領域超越美國」的國家培養研究人員是「荒謬的」。但這種邏輯忽略了一個驚人的新現實：中國已經在科技研究領域超越了美國。中國學生要想在塑造未來的領域中獲取世界級研究經驗，已經不再需要到美國。禁止中國最優秀的人才進入美國校園，只會將更多人推向中國學術研究體系。他們梳理了Web of Science這一全球最全面的同行評審研究資料庫中索引的數百萬篇科學論文，識別最有影響力和最有衝擊力的研究。然後，利用這些資料對全球大學在64個關鍵技術領域的表現進行排名。發現令人震驚。基於所有技術領域的綜合表現，全球最好的研究型大學是北京的清華大學，它在64個領域中有29個進入全球前十，在人工智慧演算法和硬體加速器、對抗人工智慧以及自主系統運行這三個領域位居世界第一。美國表現最好的麻省理工學院僅在十個研究領域進入前十，並在其中兩個領域排名第一。他們發現，綜合表現最好的十所大學中有九所是中國大學。這還沒有將中國科學院等非大學機構納入考慮，如果納入統計，中國科學院將是全球表現最好的機構，在64個學科中的28個排名第一。那麼，他們先前的研究究竟還發現了什麼？中美研究主導的顛覆性轉變在二十世紀初期，美國曾在全球高影響力研究中佔據絕對優勢。在2003年至2007年的五年間，美國在64項關鍵技術中的60項處於領先地位。然而，這份最新報告顯示，這一巨大的歷史優勢已然崩塌。在最近的五年（2019年至2023年），美國僅在7項技術中保持領先。與美國的衰退形成鮮明對比的是中國的崛起​​。在2003年至2007年期間，中國僅在64項技術中的3項中領先。但到了2019年至2023年，中國已在57項關鍵技術中處於主導地位，進一步鞏固了其去年報告中的領先地位（當時為52項）。這一轉變證明了中國長期以來的巨額投入和戰略規劃正在逐步顯現成效。中國的崛起​​並非一蹴而就，而是在過去二十年間，從全球科研的中層地位逐漸穩步且持續地發展成為今天的科研強國。這種長期的資料分析能夠揭示各國在何時獲得、失去或面臨失去全球科技優勢的風險。美國雖然失去了研究優勢，但其數十年投資和開創性研究積累的知識、專業技能和機構實力，預計在短期內仍將使美國受益。然而，面對中國在自身科技領域和頂尖機構的空前投入，美國正迅速失去其優勢。中國在中間的十年（2013年至2017年）就已經在28項技術領域超越了美國。這種趨勢的加速體現在近幾年，中國在高性能計算、先進積體電路設計與製造（半導體晶片製造）、量子感測器等領域迅速趕超。關鍵技術領域的深入對比在諸多關鍵技術領域，中美研究的產出對比呈現出複雜且多變的局面：首先，在先進積體電路設計與製造領域，競爭尤其激烈。美國在2010年代之前一直保持著明顯的領先優勢。但中國持續增加其高影響力研究產出，並在2020年年度發表率上超過了美國。然而，由於美國早期的巨大積累，報告預測，如果現有趨勢持續，即使到2030年，美國在累計出版物總量上仍將保持領先。此外，資料顯示，中國正以犧牲美國全球份額為代價，在活躍專利族申請數量上迎頭趕上。其次，在國防相關技術中，中國的研究領先地位顯著增強。目前，中國在所有24項被列為「高風險」技術（即存在研究壟斷風險）的領域中均處於領先地位。這些新增的高風險技術包括雷達、先進飛機引擎、無人機、蜂群和協作機器人等具有明確國防應用的技術。以先進飛機引擎為例，中國在2023年貢獻了全球約70%的高影響力研究，且前十名的機構全部位於中國。這種研究上的極度主導反映了中國試圖在航空發動機製造和空軍能力上追趕美國的戰略努力。第三，在能源和環境技術中，中國的領先優勢極為突出。在電動電池研究方面，中國的領先優勢可能是64項關鍵技術中最顯著的。美國的貢獻佔比從2003年的30%驟降至2023年的5%，而中國的貢獻則飆升至驚人的75%。自2013年以來，兩國在高影響力研究產出上出現戲劇性分化。中國已成功將這種持續的高研究表現轉化為技術優勢和市場主導地位，例如在2022年，中國佔全球電動電池製造產能的77%。第四，在人工智慧（AI）和計算領域，情況則有所不同。在自然語言處理（NLP）量子計算領域，美國仍保持領先地位，報告預測，基於目前的趨勢，中國難以趕超，美國將至少領先至2030年。機構力量的較量與集中化在機構層面，中美兩國的主導力量展現出不同的結構性特徵。中國科學院（CAS）被認為是全球最大的科研機構，在《關鍵技術追蹤》中表現最為出色，在64項技術中的31項中處於全球領先地位，相比2003年至2007年僅領先6項，增幅巨大。中科院在能源環境技術、先進材料以及量子、國防和人工智慧等領域表現卓越。中國科學院在中國的「舉國體制」科技戰略中發揮核心作用，並積極將其科研成果商業化，參與建立了聯想、寒武紀等公司。相較之下，美國的高影響力研究力量則越來越集中於少數科技巨頭。在2019年至2023年的研究中，Google、IBM、微軟和Meta等美國科技公司在AI、量子和計算技術領域佔據領先或強勢地位。例如，IBM在量子計算中排名第一，Google在自然語言處理中排名第一。有趣的是，在2003年至2007年，全球私人研究機構的參與更為多元化，包括來自荷蘭的飛利浦、韓國的三星和日本的NTT等公司。此外，美國政府機構和國家實驗室，如美國國家航空暨太空總署（NASA），在航太和衛星技術方面也表現突出。然而，值得注意的是，中國公司在全球高影響力研究生態系統中的作用相對較小，儘管中國在國家層面表現強勁。例如，在先進飛機引擎這一技術領域，中國在2023年發佈了全球約70%的高影響力研究，但表現最佳的公司是中國航空發動機集團（成立於2016年），其近期表現排名第22位。同樣，在先進射頻通訊領域，中國在2023年負責全球約30%的高影響力研究，作為表現最佳的中國公司，華為技術有限公司的近期表現僅排名第58位，而在2003年至2007年的表現排名中則完全缺席。雖然對於所有國家而言，科技追蹤器中的大多數排名都由專注於研究的機構主導，但令人驚訝的是，中國公司並未位居更高位置，與許多排名靠前的美國同行相比仍有差距。全球研究趨勢的概覽除了中美兩國之間的激烈競爭外，全球研究格局也展現出顯著的變化：印度正快速崛起，成為全球科學研究創新和卓越性的重要中心。印度目前在64項技術中的45項中位列前五，較去年增加，在生物燃料和高規格機械加工等領域表現強勁。印度在兩種技術（生物製造和分佈式帳本）中已取代美國位居第二。歐洲聯盟作為一個整體，在技術上具有競爭力，在兩種技術中領先，並在30種技術中排名第二。德國是歐盟成員國中表現最好的國家，在27項技術中排名前五名。英國的排名有所下降，在36項技術中位列前五，少於去年的44項。韓國在AI和能源環境類別中表現出色，在24項技術中排名前五名。韓國與日本的地位在過去二十年間基本上顛倒，日本目前僅在8項技術中具有優勢。伊朗在國防敏感技術方面表現突出，在8項技術中位列前五，尤其擅長智慧材料和不依賴空氣推進系統。澳洲作為AUKUS（澳英美三邊安全夥伴關係）的成員國，其研究排名在某些技術上有所提高，但在其他關鍵技術（如量子技術和部分國防技術）方面有所下滑。 AUKUS國家在某些「第二支柱」相關技術上的研究努力，聚合起來可以縮小與中國的差距，但在許多技術領域，例如先進機器人技術和自主系統操作技術，AUKUS的聯合努力仍落後於中國的高影響力研究產出。報告的結論這份涵蓋21年資料的報告最引人注目的發現是，大國之間的科研競爭格局可以在不到一代人的時間內發生劇烈變化。中國的高影響力研究產出在過去二十年間取得了巨大的飛躍，尤其是在2010年代以來的加速發展，是推動這種全球轉變的主要原因。對於像美國這樣的科技先驅國家而言，一些長期變化——例如高影響力研究產出的停滯不前——正使其在數十年來建立的科學研究實力面臨流失的風險。然而，高影響力研究只是評估一國科技潛力的“先行指標”，並不等同於當前的技術或商業化競爭力。雖然中國在研究方面佔據主導，但美國和其他先進經濟體在技術生態系統的應用和商業化方面仍保持著長期的優勢，例如在量子計算和疫苗領域的持續創新和當前領導地位。然而，這種優勢並非理所當然，沒有持續的科學研究投入，這種先發優勢最終也會消退。建立技術能力需要對知識、創新技能、人才和高績效機構進行持續的投資和積累，這絕非短期投入所能實現。報告結果提醒各國政府，必須採取更具戰略性和雄心勃勃的規劃與行動，利用結合起來的優勢，才有可能在日益集中化的科技競爭中保持集體領先。 （心智觀察所）

中國已成為新興技術創造領域的全球領先力量，在絕大多數關鍵技術領域都大幅超越美國。一個關鍵指標是，中國在科學出版物數量上領先於美國。這令人擔憂，因為它有可能削弱美國在創新領域的領導地位。ITIF去年對中國的創新能力進行了全面分析，研究得出結論：在大膽的產業政策、慷慨的政府補貼和生態系統整合的推動下，中國在先進領域的戰略性、國家支援的科學進步導致全球專利激增，表明中國已轉型成為全球創新領導者。中國在機器人技術領域展現出主導地位，在電池供應方面處於領先地位，通過加倍臨床生物技術試驗來創新公共衛生，在量子通訊領域憑藉 1,200 英里的 QKD 走廊遙遙領先，在人工智慧產出方面取得近乎同等的成就，並在半導體和化學品方面縮小差距。同樣，根據澳大利亞戰略政策研究所（ASPI）“關鍵技術追蹤”的最新研究結果，該研究評估了8個領域（例如人工智慧和機器人）的64個關鍵技術類別，結果顯示中國在57個技術子類別中處於領先地位，而美國僅在7個技術子類別中處於領先地位。這令人擔憂，因為這些關鍵技術是中國正在迅速超越的先進領域的關鍵投入。在評估排名前10%的高品質科學出版物時，ASPI發現，中國在所有8個關鍵技術領域都超過了美國。這種差距在能源和環境領域尤為明顯，中國在該領域的頂級出版物中佔比46%，而美國僅為10%。儘管美國在人工智慧領域處於領先地位，但中國產出的頂級出版物數量更多，貢獻率為30%，而美國僅為18%。（見圖1）圖1：八個關鍵領域中排名前 10% 的優質出版物份額在子領域層面，中國的主導地位更加明顯。在64個子類別中，有多個領域中國在前10%出版物的份額上領先美國50個百分點以上。例如，中國在高超音速探測和跟蹤技術方面領先美國60個百分點。在高規格加工工藝方面，中國領先美國56個百分點，而高規格加工工藝是先進製造業的關鍵組成部分。（見圖2）圖2：中國在排名前 10% 的優質出版物中所佔份額比美國高出 50 個百分點以上的子領域幸運的是，美國在某些領域仍然領先於中國。在64個關鍵技術類別中的7個領域，美國研究人員在排名前10%的高品質出版物中所佔比例更高。顯著的優勢包括疫苗和醫療對策、量子計算和原子鐘——在這些領域，美國都領先至少10%。此外，美國在自然語言處理、基因工程、核醫學和放射治療以及小型衛星等領域也存在較小的領先優勢。（見圖3。）圖3：美國在排名前 10% 的優質出版物中所佔份額高於中國的子領域此外，ASPI還指出，24項技術面臨被中國壟斷的高風險，另有19項技術面臨中等風險。該評估基於中國在全球十大研究機構中的佔比，以及其在論文發表數量上領先於第二位競爭對手的水平。許多高風險技術具有明確的國防應用，例如雷達、先進飛機發動機、無人機、叢集和協作機器人以及衛星定位和導航。（見表1）表1：ASPI指出，中國可能主導的技術中國的進步源於數十年來為提升技術能力而對教育和科研的大力投資。這些投資如今已產生豐厚回報，對軍事、經濟和科學領導力都產生了深遠的影響。中國積極的人才引進計畫，例如“千人計畫”，成功吸引了海外留學的科技專家，助力加速特定行業，尤其是半導體製造業的發展。此外，中國高度重視STEM教育，使其授予的STEM學位數量超過世界上任何其他國家，是美國的四倍多。重要的是，中國政府還在“軍民融合”戰略中建立了學術界、工業界和軍隊之間的緊密聯絡。通過消除民用和軍用部門之間的制度障礙，中國促進了新興技術的快速發展，服務於國防和戰略目標。為了充分應對中國近期的進步，美國政策制定者需要再次建立政府、學術界和私營部門之間富有成效的關係，如同二十世紀中葉那樣。他們可以從擴大而不是削減聯邦科學和工程研究預算入手。此外，必須簡化聯邦撥款的申請流程，使科學家能夠將更多時間投入到開創性的研究，而不是被繁瑣的官僚程序所束縛。國會應將研發稅收抵免增加一倍，以更好地支援私營部門的創新。此外，鑑於中國的發展勢頭，美國必須適應並採取行動，借鑑中國創新策略中的一些要素，包括建立工業研究機構、建立公私資本機制、加快製造業發展的激勵機制以及建立關鍵技術聯盟。 (點滴科技資訊)

當前，晶片製造已邁入 3 奈米製程階段，這相當於將 100 個原子緊密排列成一行。但傳統光刻機如同用大刷子粉刷牆面，精度愈發難以滿足晶片性能持續提升的需求。在此背景下，原子級製造技術應運而生，它彷彿為工程師配備了高倍顯微鏡與精準鑷子，能夠實現單個原子的操控與搭建，為晶片製造帶來革命性突破。在電子領域，原子級製造正引發一場深刻變革。以積體電路製造為例，隨著電子產品向小型化、高性能化加速發展，對晶片性能的要求也水漲船高。原子級製造技術憑藉對晶片內原子排列的精準控制，有效減少雜質與缺陷，大幅提升晶片性能。據行業測算，若能實現單原子特徵晶片的量產，其尺寸與功耗將降至當前指標的千分之一以下，而計算能力則有望提升千倍以上，將從根本上重塑積體電路產業格局。01 什麼是原子級製造？原子級製造被公認為製造業的未來發展方向，相較於傳統製造技術，它不僅在尺寸上實現微縮突破，更在精度上達到前所未有的高度，被譽為製造技術的“終極形態”。作為一項具有變革性意義的製造技術，原子級製造的核心目標是通過規模化、高精度的原子操控，將製造過程的可控維度精準推進至原子及原子基元層級。在這一過程中，製造精度不斷向原子尺度逼近，逐步實現原子級結構的精準構築，最終達成“按需逐原子創製” 的理想狀態。借助該技術，產品性能能夠突破現有瓶頸，無限逼近理論極限值。從製造要素革新的角度深入分析，原子級製造將全面重塑傳統製造的三大關鍵要素：加工對象：實現從連續宏觀材料向離散原子的根本性轉變。這一轉變讓製造過程得以從微觀層面精準建構材料基礎單元，為材料性能的定製化開發提供了可能，例如可根據需求設計特定原子排列的新型功能材料。加工精度：從傳統尺度範疇躍升至原子尺度。這意味著製造過程能夠對原子的排列方式、組合結構等進行精準調控，極大提升了製造精度與產品質量的可控性，使產品在微觀結構上的誤差控制在原子等級。性能決定模式：打破傳統“材料 + 結構” 決定產品性能的固有模式，建立 “原子調控直接決定產品性能” 的全新範式。這一突破為研發高性能、多功能的新型材料與產品開闢了全新路徑，例如通過調整原子組成與排列，開發出具備超強導電性、超高強度的特殊材料。02 原子級製造的關鍵技術原子級製造憑藉其顛覆性潛力，已被中國工業和資訊化部列為六大核心未來發展方向之一。其技術精髓在於對構成物質世界的基本單元—— 原子，實施前所未有的高精度操控。通過原子層面的精確去除、沉積、位移與組配等複雜操作，能夠打造出具有特定原子排列結構的高性能產品。從技術演進視角來看，原子級製造絕非簡單的“製造尺度奈米化”，而是標誌著人類製造活動從傳統工業時代的 “塑造物質形態”，向量子科技時代的 “揭示物質本質、重塑物質結構” 的深刻跨越，是人類在微觀世界探索與創造能力的巨大飛躍。其主要設計以下技術：原子層沉積：原子層沉積技術（atomic layer deposition, ALD）是一種原子級逐層生長的薄膜製備技術。其核心優勢在於沉積薄膜厚度的高度可控性、優異的均勻性與三維保形性，使其在半導體先進製程領域脫穎而出，成為功能薄膜沉積的關鍵核心技術。隨著全球半導體產業持續擴張，市場競爭日益激烈，半導體裝置製造產業正面臨新一輪技術變革，以 ALD 裝置為代表的原子級製造技術有望成為行業焦點賽道。據 SEMI 行業統計資料顯示，當前 ALD 在半導體鍍膜類股的市場份額約為 11%—13%，預計未來幾年將保持高速增長態勢，複合增長率高達 26.3%。原子層刻蝕：原子層刻蝕（ALE）是一種基於“自限性反應”的奈米加工技術，其特點是以單原子層為單位，逐步去除材料表面，從而實現高精度、均勻的刻蝕過程。它與 ALD（原子層沉積）相對，一個是逐層沉積材料，一個是逐層去除材料。作為原子級製造的重要環節，原子層刻蝕技術能夠實現材料的原子級精準去除，確保晶片製造過程中微觀結構的精度控制，為先進製程晶片的生產提供關鍵支撐。原子級精密定位技術：傳統測量手段在多自由度（DOF）測量能力、抗干擾性能及結構緊湊性方面存在明顯侷限，難以滿足原子級製造對高精度定位的迫切需求。在此背景下，光柵干涉儀憑藉其優異的多自由度測量能力、對環境擾動的強魯棒性以及小型化可整合優勢，逐漸成為支撐精密製造與奈米計量的核心技術，對其展開深入研究與產業化應用的緊迫性和必要性日益凸顯。原子級拋光技術：該技術的核心目標是實現晶圓表面原子尺度的平整度與超低表面粗糙度，確保晶圓達到小於 0.1nm 的局部甚至全域平整度，同時最大程度抑制亞表層損傷與表面玷汙。目前，主流的原子級拋光方法主要包括化學機械拋光（CMP）、電漿拋光與離子束拋光。儘管這些技術在理論上均具備實現原子級平整的巨大潛力，且在特定材料與應用場景中已展現出良好性能，但受限於拋光液配方最佳化、核心裝備研發、工藝參數偵錯等多重 “卡點”，國內原子級拋光技術的規模化、產業化應用仍面臨嚴峻挑戰，亟待突破關鍵技術瓶頸。03 政策頻出：為原子級製造發展保駕護航原子級製造作為極具技術挑戰性、產業創新性、國際戰略性與經濟帶動性的未來產業，當前正處於從理論創新與關鍵技術突破向產業化落地邁進的關鍵階段。祝世寧、楊華勇、汪衛華、譚久彬、謝素原等多位院士共同呼籲，應緊抓戰略機遇，打造原子級製造未來產業新賽道。院士們建議，中國需充分把握未來產業、終極製造與基礎交叉的核心特點，加強產業創新頂層設計與精準政策支援，強化宏觀指導、產業協同創新與生態體系建設，以原子級製造科技創新開闢未來製造新賽道，加速技術規模化產業處理程序，推動科技創新與產業創新深度融合，打造高價值、高可控、具有國際引領力的原子級製造未來產業。從政策實踐來看，中國對原子級製造的支援力度持續加大，政策體系逐步完善：2016 年，國家重點研發計畫啟動 “奈米科技” 專項，將原子尺度的材料設計與操控納入重點研究範疇，為原子級製造技術研發奠定基礎。2018 年，南京市與南京大學攜手共建國內首個原子製造研究中心，搭建起產學研協同創新平台。期間，宋鳳麒教授擔任某國家級課題組負責人，帶領團隊攻克多個技術難關，多次迭代原子級製造裝備，並於 2019 年大幅提升加工效率，實現幾分鐘內完成 1 英吋矽晶圓的原子簇顆粒製備（可用於感測器製造），該裝備成功入選國家 “十三五” 科技創新成就展。2024 年，原子級製造政策推進步入快車道：9 月 20 日，2024 原子級製造創新發展座談會召開，重點圍繞《原子級製造創新發展實施意見（2025—2030 年）》的內容科學性與可實施性展開深入研討；11 月 23 日，第一屆原子級製造產業發展論壇舉辦，由工業和資訊化部指導，近百家高校、科研院所與企業共同發起組建的 “原子級製造創新發展聯盟” 正式揭牌，標誌著產業協同創新體系初步形成；12 月 4 日，在 2024 裝備製造業發展大會上，工信部相關負責人明確表示，將推動科技創新與產業創新深度融合，加快培育發展原子級製造產業；12 月 26 日 —27 日，全國工業和資訊化工作會議提出，將制定出台原子級製造等領域創新發展政策，進一步完善政策保障體系。2025 年，政策支援力度持續加碼。9 月 2 日，工信部、國家市場監督管理總局聯合印發《電子資訊製造業 2025—2030 年穩增長行動方案》，首次將 “原子級製造” 寫入國家部委級正式行動方案，明確提出 “支援全固態電池、原子級製造等前沿技術方向基礎研究”，標誌著原子級製造的戰略地位得到空前提升。一系列政策與措施表明，中國正通過頂層設計與政策引導，系統性推動原子級製造技術發展，加強國家製造業創新中心建設，旨在提升中國製造業整體水平與國際核心競爭力。04 中國企業加速佈局，挑戰與機遇並存在政策支援與市場需求的雙重驅動下，國內企業已開始積極佈局原子級製造領域，部分企業在核心技術與產業化應用方面取得突破。作為 ALD 技術產業化的核心推動者，微導奈米專注於 ALD 技術在半導體、泛半導體、新能源、新材料等領域的應用落地。目前，該公司已推出 iTomic HiK、iTomic MW、iTomic PE 等多個以 ALD 技術為核心的系列產品，產品覆蓋邏輯晶片、儲存晶片、先進封裝、化合物半導體等諸多細分應用領域，並與國內多家主流廠商建立深度合作關係。經行業驗證，其多項裝置關鍵指標已達到國際先進水平。清華大學路新春教授聚焦原子級製造產業化實踐，現任華海清科股份有限公司董事長兼首席科學家。其帶領團隊研發的國產化學機械拋光（CMP）裝置，已成功應用於高端晶片製造，拋光精度達到 0.1 奈米，填補了國內高端拋光裝備的技術空白。儘管中國在原子級製造領域已取得階段性成果，但仍面臨諸多嚴峻挑戰。未來需要重點攻關原子級設計軟體、自組裝工藝、原位檢測技術等共性難題，並建立覆蓋材料、裝備、產品的全鏈條標準。 (半導體產業縱橫)

中美新的“制高點之爭”，核心不再是意識形態，而是晶片、人工智慧和機器人等關鍵技術的控制權。在這些領域，美國仍保持主要優勢，但中國的國家主導+民間創業混合模式賦予它強大動力，如果美國投資不足或誤判競爭情勢，就有可能失去優勢。作者：克里斯多福·A·麥克納利（Christopher A. McNally）美國檀香山查明納德大學政治經濟學教授中美新的“制高點之爭”，核心不再是意識形態，而是晶片、人工智慧和機器人等關鍵技術的控制權。在這些領域，美國仍保持主要優勢，但中國的國家主導+民間創業混合模式賦予它強大動力，如果美國投資不足或誤判競爭情勢，就有可能失去優勢。隨著中美貿易戰陷入僵局，全球最重要雙邊關係的潛在態勢正快速轉變。這種轉變通常被視為權力變化：一個大國崛起，另一個大國衰落。但它還有一個更貼切的概念，那就是「制高點之爭」。這個概念原本是軍事隱喻，1922年被弗拉基米爾·列寧（Vladimir Lenin）用來描述他的新經濟政策，尤其強調需要培育能夠引領或支撐整體經濟的工業部門。在1920年代，它主要指鋼鐵和化學等重工業，也包括基礎設施和金融中介，以支援對新興主導產業的投資。耶金（Daniel Yergin）和約瑟夫·斯坦尼斯拉夫（Joseph Stanislaw）1998年出版的著作，以及隨後面世的同名PBS系列紀錄片《制高點：世界經濟之戰》（《The Commanding Heights: The Battle for the World Economy》），對這個概念做了進一步普及。其中，政府控制與自由市場之間的鬥爭是重點。但隨著新經濟產業佔據領導地位，為控制這些產業而進行的地緣政治競爭相應發生變化，這場爭奪也涉及「制高點」性質的轉變。▲在長城汽車重慶永川生產基地銲接車間，智慧化銲接機器人正在進行銲接作業。更能體現這場21世紀鬥爭的，可能是川普2019年首次對華為施加製裁。當時，川普簽署了一項行政命令，禁止在美國網路使用華為設備，並將該公司列入美國商務部實體名單。其理由是，該公司提供並持續控製作為現代經濟核心的電信基礎設施，對美國的國家安全構成威脅。禁令頒布之後，美國進一步加強晶片製造設備的對華出口管制，拜登政府執政期間更是如此。美國也迫使日本和荷蘭等盟國的製造商採取類似做法。隨著這些政策措施出台，新一代「制高點之爭」已然成形。只是這一次，它不再只是關乎理念。 20世紀的核心意識形態衝突，即自由市場政策與國家指導政策的對抗，如今已退居次要地位。誠然，這兩個領域仍有狂熱的擁護者，但川普第二屆政府似乎決心打造一種新型的美國國家資本主義。它甚至更為激進，入股了境況不佳的科技公司（英特爾），並要求分享輝達和AMD的部分在華銷售額。▲4月，川普與黃仁勳在白宮宣佈，輝達將向美國製造業投資5,000億美元。不，這一次，「制高點之爭」幾乎體現了意識形態和政策組合的趨同。然而，它或許比一百年前更加激烈。如今，生物醫藥、電池等新興主導產業已成為現代經濟發展的關鍵。其中最核心的是以晶片、人工智慧和機器人技術為中心的技術新融合。這些是新制高點當中的高點。它們不僅將推動經濟繁榮，還將塑造21世紀的地緣政治優勢。或許正是因為這個原因（利害關係太大），所有主要行為者的經濟策略正日益趨同，尤其是美國和中國。中國顯然優先利用國家引導、投資和管控，打造強大的產業政策和技術升級新模式。最近，王旦和克羅伯（Arthur Kroeber）在《外交事務》雜誌發表文章，指出中國的經濟模式依賴於建立推動技術進步所需的深層基礎設施。這包括一個充滿活力的創新生態系統，它充分利用擁有先進製造知識的龐大勞動力，以及國家提供的電力和數位網路。作者稱之為“全方位技術戰略”，並認為正是這一戰略使得中國能夠比任何其他國家更快地推廣新技術。儘管中國經濟問題嚴峻，但他們認為，其科技發展動能難以阻擋。中國也在大力扶持民間創業和創新。作者認為，任何美國政府如果誤解，甚至低估中國強大的國家引導與民間創業結合所產生的優勢，都將面臨巨大風險。這種低估可能嚴重危及美國的技術領先地位。美國要維持現有優勢，必須在基礎建設、人力資本和工業產能方面進行大規模的長期投資。過去80年，美國的技術開發生態系統運作良好，在打造未來科技的同時，也培育了世界級企業。但如今，它正處於關鍵時刻，可能在「制高點之爭」中敗北。美國從未遇過這樣的競爭對手。美國也一直固步自封，對未來投資不足，尤其是在基礎建設和人力資本方面。▲9月4日，川普與夫人梅蘭妮亞在白宮舉辦科技領袖晚宴，與Meta、蘋果、OpenAI等公司高層討論美國科技政策。然而，美國模式最大的威脅來自川普政府試圖推行美國式的混合國家資本主義。唉，這種國家資本主義看起來可能結合了兩個世界中最糟糕的情況：將裙帶資本主義與不多的國家總體指導和投資混合在一起。事實上，從因應能源轉型到移民、科學和學術界，川普第二屆政府的關鍵政策差不多就是為了破壞美國實現成功所需的關鍵支柱。這並不意味著「制高點之爭」勝負已分。由於美國制裁，晶片技術瓶頸如今已十分明顯，可能阻礙中國在其他技術（主要是人工智慧）領域的發展。而且，美國仍然擁有全球最優秀的教育和研究資源，以及為新技術快速籌集資金的能力。但過去80年來，「制高點之爭」從未如此勢均力敵。中國打造了令人驚嘆的科技生態系統，如今在電池、綠色科技、機器人和電動車領域中處於世界領先地位。美國則憑藉著數十年來累積的領先科技資源，擁有龐大的先發優勢。因此，在爭奪新制高點的競爭中，美國佔優勢。然而，如果華盛頓的政策制定者誤讀或低估了中國科技創新體系帶來的競爭威脅，未能進行戰略投資，這些優勢可能會被白白浪費。 （中美聚焦）

領先的晶圓代工廠和IDM廠商正朝著2奈米（或同等）技術節點的量產邁進，其中環柵（GAA）奈米片電晶體將發揮核心作用。GAA奈米片器件架構作為FinFET技術的後繼者，旨在進一步縮小SRAM和邏輯標準單元的尺寸。GAA 奈米片器件的主要特點是垂直堆疊兩個或多個奈米片狀導電溝道，每個邏輯標準單元包含一個堆疊用於 p 型器件，另一個堆疊用於 n 型器件。這種配置允許設計人員進一步縮小邏輯標準單元高度，其定義為每個單元的金屬線（或軌道）數量乘以金屬間距。設計人員還可以選擇加寬溝道，以犧牲單元高度為代價換取更大的驅動電流。除了面積縮小之外，GAA 奈米片電晶體相比 FinFET 還具有另一個優勢：柵極從各個方向包圍導電通道，即使在較短的通道長度下也能增強柵極對通道的控制。圖 1 – GAA 奈米片器件的 TEM 圖像在晶片製造商過渡到CFET（complementary FET ）技術之前， GAA 奈米片技術預計將持續至少三代技術。由於其 nMOS-pMOS 垂直堆疊結構， CFET 的整合複雜度顯著高於常規奈米片器件。根據 imec 的路線圖，這使得CFET 的量產只有從A7 節點開始才可行。這意味著GAA 奈米片時代必須至少延伸到 A10 技術節點，預計該節點的單元高度將小至90 奈米。然而，在不影響性能的情況下縮小基於 GAA 奈米片的標準單元尺寸極具挑戰性。這正是forksheet 裝置架構可能帶來緩解的地方，它是一種非破壞性技術，比常規 GAA 奈米片技術具有更大的擴展潛力。Forksheet，1nm的依仗2017 年，imec 推出了 forksheet 器件架構，首先作為 SRAM 單元的縮放助推器（ scaling booster），後來作為邏輯標準單元縮放推動器（scaling enabler）。其首次實現的獨特之處在於在柵極圖案化之前在 nMOS 和 pMOS 器件之間放置一層電介質壁（dielectric wall）。由於這堵牆位於邏輯標準單元的中間，因此該架構被稱為“內壁”（inner wall）forksheet。該牆在物理上將 p 柵極溝槽與 n 柵極溝槽隔離，從而實現比 FinFET 或奈米片器件更緊密的 n 到 p 間距。這允許進一步縮小單元面積（單元高度高達 90nm），同時仍提供性能提升。在這種“內壁”配置中，這些薄片由三柵極叉形結構（tri-gate forked structure）控制，該器件的名稱由此而來。圖 2 – 內壁叉片裝置的 TEM 圖像在 VLSI 2021 上，imec 展示了300 毫米內壁 forksheet 工藝流程的可製造性。對功能齊全的器件進行電氣特性測試，證實 forksheet 是最有前景的器件架構，能夠將邏輯和 SRAM 奈米片的微縮路線圖擴展到A10 節點。由於整合流程重用了大部分奈米片的生產步驟，因此從奈米片到 forksheet 的技術演進可以視為非顛覆性的。可製造性正受到挑戰儘管硬體演示成功，但對可製造性的一些擔憂仍然存在，這使得 imec 重新考慮並改進其最初的 forksheet 裝置架構。主要的挑戰與內壁本身的可製造性有關。為了實現 90nm 邏輯標準單元高度，介電壁需要非常薄，在 8-10nm 範圍內。但是，由於在裝置工藝流程的早期製造，壁面會暴露於所有後續的前端製程 (FEOL) 蝕刻步驟中，這些步驟可能會進一步減薄壁面，這對壁面材料的選擇提出了相當高的要求。此外，為了能夠實現特定於 n 或 p 的工藝步驟（例如 p/n 源極/漏極外延），專用掩模必須精確地落在薄介電壁上，這對p/n 掩模對準提出了挑戰。此外，實際應用中 90% 的器件都具有用於 n 和 p 溝道的公共柵極。在具有內壁forksheet 器件的標準單元中，介電壁會阻礙這種pn 連接柵極。除非將柵極做得更高以跨越該壁，但這又會增加寄生電容。最後，晶片製造商擔心三柵極架構，因為柵極僅從三面包圍溝道。與 GAA 結構相比，柵極存在失去對溝道控制的風險，尤其是在溝道長度較短的情況下。“外壁”叉片：CELL邊界處的介電壁在2025年超大規模積體電路技術與電路研討會（VLSI 2025）上，imec的研究人員展示了一種新穎的forksheet器件架構，並將其命名為“外壁”（outer wall）forksheet。他們通過TCAD模擬展示了這種外壁forksheet如何通過降低工藝複雜性、提供卓越性能並保持面積可擴展性，從而改進其先前的設計。圖 3 – Imec 的邏輯技術路線圖，展示了奈米片時代從 2nm 延伸到 A10 節點，採用外壁forksheet，然後過渡到 A7 及更高版本的 CFET外壁forksheet將介電壁置於標準單元邊界處，使其成為pp或nn wall。這使得每個wall可以與相鄰的標準單元共享，並且可以加厚（至約15奈米），而不會影響90奈米的單元高度。另一個顯著特點是wall-last整合方法。整個工藝流程始於形成寬大的Si/SiGe堆疊——這是任何GAA技術中都會重複出現的步驟。在奈米片溝道釋放步驟中蝕刻掉SiGe之後，該堆疊的Si層將形成奈米片狀的導電溝道。介電壁最終會將該堆疊一分為二，兩個極性相似的FET位於壁的兩側。介電壁本身在整合流程接近尾聲時進行處理，即在奈米片溝道釋放、源極/漏極回蝕和源極/漏極外延生長之後。替換金屬柵極 (RMG) 步驟完成了整合流程。圖 4 – (頂部) 內壁和 (底部) 外壁forksheet結構示意圖外壁forksheet的 5 項關鍵改進與 GAA 奈米片器件相比，內外壁forksheets具有兩個共同優勢。在面積縮放方面，它們均能夠在 A10 節點實現 90nm 邏輯標準單元高度，這與 A14 奈米片技術中 115nm 的單元高度相比更具優勢。第二個共同優勢是寄生電容減小：位於壁兩側的兩個場效應電晶體 (FET)（內壁為 n 和 p，外壁為 n 和 n/或 p 和 p）可以比基於奈米片的單元放置得更近，而不會引起電容問題。此外，外壁forksheets有望在五個關鍵方面超內壁forksheets設計。首先，由於採用了wall-last整合方法，電介質壁省去了幾個複雜的FEOL步驟。因此，它可以由主流的二氧化矽製成。在後壁工藝步驟中，通過在寬Si/SiGe堆疊中形成溝槽並用SiO 2電介質填充來形成壁。其次，由於wall位於單元邊界，其寬度可以放寬至約 15nm，從而簡化工藝。第三，現在可以輕鬆連接一個標準單元內的n 和 p 器件的柵極，而無需穿過介電壁。第四，外壁forksheets有望提供優於內壁器件的柵極控制，這與形成Ω-gate而非三柵極forksheets結構的能力相關。更寬的介電壁使得在最後的RMG步驟中對壁進行幾奈米的刻蝕成為可能。這使得柵極能夠部分環繞溝道的第四個邊緣，從而形成W形柵極，增強了對溝道的控制。通過TCAD模擬，imec的研究人員發現，刻蝕掉5奈米的介電壁是最佳選擇，可將驅動電流提高約25%。圖 5 – 壁面蝕刻對柵極形成的影響：從三柵極到 Ω 柵極，再到 GAA第五個方面與forksheet整合流提供全溝道應變（full channel strain）的潛力相關，這是一種額外的性能提升，有利於驅動電流。通常，可以通過實施源極/漏極應力源來獲得全溝道應變。該方法已被證明在（p型）FinFET中非常有效，但在GAA奈米片和內壁 forksheet 器件架構中難以實現。從概念上講，其思路是將Ge原子併入源極/漏極區域。由於Ge原子比Si原子更大，它們會在Si溝道中引入壓縮應變，從而提高載流子的遷移率。圖 6 – 在外壁forksheet 工藝流程開始時，在寬大的 Si（灰色）/SiGe（紫色）層堆疊頂部沉積一層“pre-wall”硬掩模（棕色）。這樣，硬掩模下方的 Si“種子晶體”便可支援源極/漏極外延生長外壁 forksheet 器件之所以能夠實現完全有效的源極/漏極應力源，是因為採用了wall-last方法。在製作壁之前，硬掩模會繼續覆蓋寬 Si/SiGe 堆疊的中間部分，該部分稍後將用於形成壁（圖 6）。此硬掩模下方的“Si spine”現在可以在源極/漏極外延生長期間充當種子晶體，充當從一個柵極溝道延續到下一個柵極溝道的矽“template”。這類似於 FinFET 技術中的Si subfin：想像一下將源極/漏極外延模組旋轉 90°（圖 7）。如果沒有這樣的矽晶體範本（template），源極/漏極外延介面處就會形成垂直缺陷，從而消除矽溝道內形成的壓縮應變。圖 7 – 外壁forksheet中的Si spine（右）提供了從一個柵極溝道到下一個柵極溝道的連續矽晶體範本。這在概念上類似於 FinFET 技術中的Si subfin（左）SRAM 和環形振盪器設計中的外壁forksheet最後，imec 進行了一項基準研究，以量化外壁forksheet的功率性能面積 (PPA) 優勢。當比較 A10 外壁forksheet和基於 A14 奈米片的 SRAM 位單元的面積時，奈米片架構的面積優勢就變得顯而易見。佈局顯示，基於外壁forksheet的 SRAM 單元面積減少了 22% ，這是由於在柵極間距縮小的基礎上，pp 和 nn 間距也減小了。性能評估的另一個關鍵指標是環形振盪器的模擬頻率，表示為有效驅動電流與有效電容之比 (I eff /C eff )。模擬表明，對於 A10 節點，需要一個外壁forksheet來保持與之前的 A14 和 2nm 節點的頻率指標一致，前提是所有這些器件結構都能實現全溝道應力。事實證明，在奈米片（2nm 和 A14）和內壁forksheet器件中實現全溝道應力具有挑戰性，它的缺失會導致驅動電流損失約 33%。因此，預計在外壁forksheet器件中實現有效源/漏應力器的能力將在環形振盪器設計中產生進一步的性能優勢。圖 8 – 環形振盪器模擬結果（有和沒有後端 (BEOL) 負載）展望與結論叉片 (forksheet ) 器件架構由 imec 引入，旨在將基於奈米片的邏輯技術路線圖擴展到A10 技術節點，並預期 CFET 能夠實現量產。由於可製造性問題，imec 放棄了原有的內壁forksheet設計，並開發了“升級”版本：外壁forksheet。與內壁forksheet相比，新設計在提升性能和保持面積縮小的同時，確保了更高的可製造性。展望未來，imec 目前正在研究外壁forksheet設計與 CFET 架構的相容性，以及 CFET 能在多大程度上從這種創新的擴展助推器中獲得 PPA 效益。 (半導體行業觀察)