前沿科技2022年發(fā)展態(tài)勢及2023年趨勢展望 · 信息篇

國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟研究所 唐乾琛 劉紀鋮

一、2022年態(tài)勢總結(jié)

1.網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)安全風(fēng)險呈規(guī)模擴散、長期潛伏態(tài)勢，多國加大防范力度

開源漏洞構(gòu)成全球性持續(xù)風(fēng)險，對各國網(wǎng)絡(luò)韌性構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)。美國國土安全部指出Log4j漏洞已形成持續(xù)性威脅，影響全球近半數(shù)企業(yè)；網(wǎng)絡(luò)安全與基礎(chǔ)設(shè)施安全局警告SAP應(yīng)用程序存在嚴重安全漏洞“ICMAD”，或使全球各類機構(gòu)面臨廣泛而嚴重的影響；美國網(wǎng)絡(luò)安全和基礎(chǔ)設(shè)施安全局（CISA）警告開源框架Spring的高危零日漏洞正被用于傳播、部署惡意軟件和僵尸網(wǎng)絡(luò)。對此，各國加大網(wǎng)絡(luò)安全保護力度，不斷推出提升網(wǎng)絡(luò)韌性的新舉措。

美國參議院通過《加強美國網(wǎng)絡(luò)安全法案》，強化公私部門協(xié)調(diào)以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)安全事件；CISA成立專注于聯(lián)邦機構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全的新部門“聯(lián)邦企業(yè)改進小組”；白宮舉辦開源安全峰會，與開源組織及科技巨頭共同推動一項1.5億美元的投資計劃，加強美國的開源安全。歐盟成員國簽署加強網(wǎng)絡(luò)安全能力的聲明，旨在應(yīng)對大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)攻擊風(fēng)險。日本通過《經(jīng)濟安全保障推進法案》，要求加強關(guān)鍵敏感行業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)安全防護。

2.高頻通信技術(shù)趨于成熟，促進5G落地與6G研發(fā)

美國是德科技公司（Keysight）與韓國LG公司合作展示的6G射頻前端，可實現(xiàn)TB級無線數(shù)據(jù)傳輸；得克薩斯農(nóng)工大學(xué)通過波束管理改進5G毫米波通信，可減輕信號衰減；弗勞恩霍夫海因里希赫茲研究所和韓國LG電子公司成功將6G數(shù)據(jù)的傳輸距離提升至320m，較此前紀錄提升2倍。韓國三星網(wǎng)絡(luò)公司改進5G毫米波網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在10km的距離實現(xiàn)1.75Gbps的平均下載速度，創(chuàng)下新記錄。日本東京工業(yè)大學(xué)開發(fā)出一款毫米波相控陣高頻收發(fā)器，可接入現(xiàn)有5G網(wǎng)絡(luò)。

3.美國不斷鞏固半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢地位，并出臺新規(guī)壓制中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展

為加強自身能力建設(shè)，美國補貼本土研發(fā)制造并推進盟國合作?！缎酒c科學(xué)法案》正式通過，撥款520億美元用于芯片生產(chǎn)與供應(yīng)鏈建設(shè)，提升美國半導(dǎo)體制造能力。美國與日本合作開發(fā)2nm芯片，該芯片最早將于2025年投產(chǎn)；與日本、韓國和中國臺灣組建芯片四方聯(lián)盟，加強半導(dǎo)體供應(yīng)鏈控制；與歐盟在美歐貿(mào)易與技術(shù)委員會會議上提出設(shè)立半導(dǎo)體供應(yīng)鏈早期預(yù)警機制，并避免產(chǎn)業(yè)補貼競賽。美國商務(wù)部工業(yè)與安全局將超寬帶隙半導(dǎo)體基材和3nm以下芯片專用電子設(shè)計自動化等4項技術(shù)納入出口管制；發(fā)布臨時最終規(guī)則，修訂《出口管制條例》，強化限制措施，并對未經(jīng)核實清單管制措施進行更新，阻礙技術(shù)和人才向中國流動。

4.人工智能（AI）技術(shù)在軍民場景拓展應(yīng)用

在民用方面，新一代生成式AI突破場景局限，不斷步入文字、語音、圖像、視頻、3D模型等場景應(yīng)用。美國OpenAI實驗室發(fā)布DALL-E 2程序，可基于文本描述生成高度逼真的圖像；谷歌公司推出DreamFusion模型，可基于文本生成全景3D模型；英偉達公司推出3D MoMa模型，可利用一系列靜態(tài)照片合成物體或場景的3D模型；Meta公司推出Make-A-Video模型，可利用給定的詞組與文本段落生成短視頻。

在軍用方面，各國軍方大力推進人工智能技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，以實現(xiàn)智能化替代目標。美國國防部高級研究計劃局（DARPA）擬在軍事決策過程中引入人工智能技術(shù)，以減少人為失誤；陸軍開發(fā)“智能自動化平臺”以取代其14個老舊系統(tǒng)，旨在為美國陸軍提供軍隊數(shù)據(jù)的“整體視圖”，提高風(fēng)險感知和戰(zhàn)場決策能力。英國啟動國防人工智能研究中心，旨在推動人工智能技術(shù)在戰(zhàn)場等場景下的應(yīng)用。

5.量子計算機理論性能大幅提升，量子位增加及糾錯能力提升，實用化進程加速

美國IBM公司推出量子計算機Osprey，量子比特數(shù)增至433位且具有強糾錯功能。英國QuantrolOx公司使用機器學(xué)習(xí)控制量子位，可更快地調(diào)整、穩(wěn)定和優(yōu)化量子比特。德國馬普量子光學(xué)研究所首次實現(xiàn)14個光子有效糾纏，為研發(fā)新型量子計算機奠定基礎(chǔ)。加拿大Xanadu公司開發(fā)出光量子計算機，其對特定任務(wù)的處理速度高于中國“九章”計算機，且具有可拓展性。中國阿里巴巴達摩院量子實驗室宣布成功研制2比特量子芯片，實現(xiàn)同類芯片最高精度。

6.主要經(jīng)濟體加快央行數(shù)字貨幣（CBDC）研發(fā)，積極實施數(shù)字資產(chǎn)監(jiān)管政策

央行數(shù)字貨幣研發(fā)方面，主要經(jīng)濟體加速開發(fā)與測試。國際清算銀行發(fā)布的《2021央行數(shù)字貨幣調(diào)查報告》稱，全球開發(fā)CBDC的央行比例已升至九成，這表明全球CBDC研發(fā)進一步提速。歐盟委員會表示將在2023年年初出臺《數(shù)字歐元法案》，并于2023年年底推出數(shù)字歐元原型。澳大利亞央行啟動新的數(shù)字貨幣研究項目，重點研究數(shù)字貨幣的潛在經(jīng)濟效益。日本修訂涉數(shù)字資產(chǎn)相關(guān)法律，并加速央行數(shù)字貨幣試驗。數(shù)字資產(chǎn)監(jiān)管方面，美國白宮發(fā)布首個加密貨幣綜合監(jiān)管框架，內(nèi)容涵蓋金融服務(wù)行業(yè)如何發(fā)展以促進跨國交易，以及如何打擊數(shù)字資產(chǎn)中的欺詐行為等。歐盟議會經(jīng)濟和貨幣事務(wù)委員會召開會議審查監(jiān)管數(shù)字資產(chǎn)的立法框架，并敦促歐盟委員會制定加密貨幣可持續(xù)投資指南。英國央行宣布起草該國首個數(shù)字資產(chǎn)監(jiān)管框架，以挖掘數(shù)字資產(chǎn)潛力，維護金融穩(wěn)定，并促進創(chuàng)新。二十國集團（G20）金融穩(wěn)定委員會發(fā)布《國際加密貨幣監(jiān)管框架》，旨在加強國際合作，確保加密貨幣在監(jiān)管層面的一致性，防范金融風(fēng)險。

二、2023年趨勢展望

1.先進制程與封裝技術(shù)進步有望延續(xù)摩爾定律

先進制程方面，臺積電、三星等企業(yè)進軍3nm以下制程，挑戰(zhàn)物理極限。韓國三星公司宣布3nm制程工藝正式量產(chǎn)，首次采用全環(huán)繞柵極晶體管技術(shù)，大幅提升性能、降低能耗。中國臺灣臺積電公司發(fā)布2nm制程工藝，并計劃于2025年量產(chǎn)。比利時微電子研究中心發(fā)布研究報告，探討全球半導(dǎo)體工藝與技術(shù)路線圖，并認為CFET互補場效應(yīng)晶體管和Atomic原子通道是關(guān)鍵技術(shù)，到2036年或達到0.2nm制程。封裝技術(shù)方面，小芯片互連、3D封裝、背面布線等開辟新的技術(shù)路線。美國英特爾、微軟和中國臺灣臺積電等IT巨頭宣布成立小芯片互連聯(lián)盟，以建立小芯片生態(tài)系統(tǒng)、制定行業(yè)規(guī)范，這將有助于廠商實現(xiàn)高性能、低功耗的芯片設(shè)計；英特爾公司開發(fā)出新型全集成電壓控制器，有效改善芯片3D封裝，有助于小芯片互連技術(shù)進步。日本東京工業(yè)大學(xué)研究團隊設(shè)計出小芯片硅橋互連結(jié)構(gòu)，可有效降低芯片集成復(fù)雜度。韓國三星公司提出使用背面供電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)2nm芯片，可提高晶體管密度。

2.美國將持續(xù)推動抗量子加密標準采用與推廣，延續(xù)先發(fā)勢頭

美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）公布首批4個抗量子加密算法，并邀請美法韓12家公司進行技術(shù)開發(fā)；CISA發(fā)布抗量子密碼學(xué)指南，敦促美國的基礎(chǔ)設(shè)施運營商盡早為抗量子密碼安全做好準備；美國國家安全局發(fā)布《商業(yè)國家安全算法套件2.0》指南文件，計劃推動國家安全系統(tǒng)的管理者和運營商在2035年之前采用抗量子密碼；英特爾公司計劃在2030年推出抗量子安全CPU。

3.全球6G研發(fā)與合作加速，6G技術(shù)競爭即將拉開序幕

美國參議院通過《下一代電信法案》，以創(chuàng)建新的委員會監(jiān)督美聯(lián)邦對下一代通信技術(shù)的投資和政策制定；聯(lián)邦通信委員會向是德科技公司頒發(fā)首個頻譜實驗許可證，用于開發(fā)亞太赫茲頻段的6G技術(shù)。日本成立超越“5G推廣聯(lián)盟”，將由政府機構(gòu)、學(xué)術(shù)機構(gòu)和企業(yè)共同制定業(yè)內(nèi)首個技術(shù)提案，以推動日本6G技術(shù)的發(fā)展；與歐盟達成6G技術(shù)合作意向，在實用化方面開展聯(lián)合研究。韓國計劃在2026年推出6G通信原型機，并在2028～2030年實現(xiàn)商用。

4.多國央行聯(lián)合推進央行數(shù)字貨幣跨區(qū)測試，央行數(shù)字貨幣外匯交易實用化加速推進

環(huán)球銀行金融電信協(xié)會與全球14家央行及商業(yè)銀行進行央行數(shù)字貨幣跨境支付試驗，并制定了全球央行數(shù)字貨幣網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。瑞士央行與瑞士信貸銀行、美國高盛公司及花旗銀行等共同進行了將央行數(shù)字貨幣整合到支付系統(tǒng)的測試，試驗項目涵蓋銀行同業(yè)業(yè)務(wù)、跨境交易系統(tǒng)、銀行間清算系統(tǒng)及核心銀行系統(tǒng)等交易測試，為央行數(shù)字貨幣的跨機構(gòu)、跨境交易奠定了基礎(chǔ)。法國、新加坡和瑞士進行了跨區(qū)域的央行數(shù)字貨幣首次聯(lián)合測試，該測試使用自動做市商（AMM）機制進行虛擬的歐元、新加坡元和瑞士法郎數(shù)字貨幣跨境交易，是央行數(shù)字貨幣外匯交易的一項前瞻性探索。瑞典、挪威和以色列央行已與國際清算銀行啟動了央行數(shù)字貨幣測試項目，以測試使用央行數(shù)字貨幣進行的國際零售和匯款支付。預(yù)計2023年世界主要經(jīng)濟體的央行數(shù)字貨幣跨區(qū)、跨國測試將進一步展開，以加快部署進度。