信息基础设施是网络强国以至于科技强国的“基石”。光电子芯片是现代信息基础设施和各种新型应用的核心，其技术水平和产业能力已经成为衡量一个国家综合实力和国际竞争力的重要标志。在西方发达国家对我国实施高端芯片禁运、对我国主要芯片企业实施制裁等事件的背景下，核心光电子芯片过度依赖西方国家供应链引发的国家安全和产业安全问题日益突出。 光电子技术目前正处于从分立走向规模化集成的跨越式发展技术变革期， 呈现出以硅材料体系为主导的硅基光子集成和以多种材料体系融合的混合光子集成“两驾马车”齐头并进的局面。我国通信设备与系统技术实力强大，但是位于产业链源头的核心光芯片基础薄弱，已成为制约信息技术发展的瓶颈。目前我国光器件综合国产化率仅13%。目前仅有 10G 速率中低端光芯片具备国产化能力，占我国市场需求的 10%，25G 速率光芯片和超 100G 速率相干光传输芯片全部依赖进口。造成我国光电子芯片技术落后的原因是综合性的，主要包括技术、产业与机制等多方面因素。在技术层面，缺乏标准化与规范化的研发平台，导致核心技术积累不足；在产业层面，产业生态亟需优 化；在机制层面，缺乏产学研用统筹协调机制

随着集成电路技术进入10nm量级，不断涌现的创新应用要求计算芯片同时具备高能效（即高性能功耗比）和高灵活性。这对目前广泛采用的指令驱动处理器架构提出了严峻挑战：指令流驱动所固有的串行特性，从根本上无法满足大数据量和大规模并行计算的需求。传统上采用分支预测、乱序执行等技术来尽力避免指令流过度串行化，虽在一定程度上改善了性能，但始终未 有效解决能效难题。这些技术已持续发展了近30年，却一直没有本质突破产生。另一类主流的可编程器件FPGA采用单比特粒度的查找表作为核心运算单元，虽足够灵活，但配置信息量巨大，重构时间过长，硬件利用率很低，其能效也无法满足应用需求。人们近20年来一直在研究如何实现可编程器件的动态局部重构，以大幅提升其能效，然而迄今未获得根本突破。沿着指令驱动处理器和可编程器件的技术演进路线继续发展下去，看上去完全正确，但必然面临巨大挑战，进展或许极其缓慢，难以实现突破。在中 美贸易冲突加剧、半导体技术长期受制于人的大环境下，如何另辟蹊径以赢得计算芯片技术发展的主动权，一直是报告人长期以来重点思考的问题

随着大数据、人工智能、物联网以及电子信息系统多样化的迅猛发展，信息处理本身已由计算密集型向存储密集型转移，然而，传统的存储器技术逐渐难以满足信息系统对性能和功耗的需求，存储器技术已成为制约信息技术发展的关键瓶颈之一。一方面，处理器和内存之间性能的差距在逐渐增大，通过增加片上集成缓存来缓解访问速度不匹配的方法受到芯片面积和功耗的 限制难以维系。另一方面，外存的访问速度过慢，多层次间的数据传输增加了系统功耗和延迟，严重阻碍了计算系统整体性能的提升。因此，通过引入新材料、新结构和新原理，发展高速、高密度、低功耗、存储-计算融合的新型非易失存储器技术，变革基于传统存储器的分层存储系统，是解决信息技 术发展关键瓶颈的必由之路。阻变存储器具有结构简单、速度快、功耗低、可三维集成等优势，在高密 度存储、非易失逻辑和神经网络计算等领域具有潜在的应用价值，受到学术界和产业界广泛关注。经过十多年的系统研究，在新型存储方面阻变存储器已进入大规模产业化应用的前期，在 28nm 及以下节点的嵌入式存储和基于三维垂直架构的高密度存储市场具有较大的竞争优势