全球前沿科技热点研究

2022全前沿科热点研究ontrcneandTecoogsncs02目录Ⅰ部：前技热点究综述 1研究的框架、方法与数据 1前沿科技热点研究结论概述 4Ⅱ部：前技热点读 7信息技术领域 7量子互联网（Quntumnternt） 7三维异质集成（3DtrognousIntgrtion，3DH） 15生成式A（GnrtiveA） 20元宇宙（Mtavrs） 245. b3.0（b3.0） 31生命与健康领域 37AI分子发现与合成（SynthesisofMolulesAiddbyA） 37生物铸造厂（Biofoundy） 42光免疫疗法（Photoimunothepy） 46环状RN（irRN） 48材料领域 53石墨炔（GphdiyneorGphnyn） 53闭环塑料（ClosedloopPlasti） 59储能纤维（ngystorageibes） 63能源领域 67高效钙钛矿太阳能电池（HighlyEfiientProvskiteSolall） 67虚拟电厂（irtulPowrPlant，VPP） 70绿色制氨（GnAmmoniaProdution） 74空间及交通运输领域 79卫星通信（StelliteCmmuniction,StCom） 79气候、生态与环境领域 85零碳排放（NtZoCO2Emission） 85微塑料处理（Micoplastisretmnt） 88先进制造及其他领域 91软件定义汽车的制造（SDVnditsManuaturing） 91柔性感知机器人（lexibleSensingRobot） 95第Ⅰ部分：前沿科技热点研究综述上海图书馆（上海科学技术情报研究所）长期跟踪新兴前沿科技发展，报是此类项目的第五轮研究，旨在综合应用多种情报分析方法，系统、客地揭示当前全球前沿科技发展的热点。研究的框架、方法与数据基本框架本项研究综合应用科技情报研究的方法和工具，从定性分析和定量分析角度相互印证，相互补充，考察国际前沿科技热点所在，并确保其客观性时效。首先，分析世界主要国家或地区在科技研发战略或计划方面的权威文本在当世界科技研发领域是存在领头羊效应的，无论从科技研发的投入规模是最终研发取得的成果来看，欧美日以及部分新兴经济体的科技发展战略都得到重点关注。其次，分析主流咨询机构涉及前沿科技的相关报告。资本对于前沿技术发是非常敏感的，很多有影响力的咨询机构长期关注新兴技术及其商业模式创新，对于技术的产业化发展前景具有较好的洞察力。三是利用专利分析工具对专利数据库进行分析，确定相关领域的前沿技术方向与热点四是利用科睿唯（ClaivateAnlytics的EssentilSienendictor（ES）数据库进行学术论文的聚类分析，由此识别当今学术领域的前沿热点。五是考虑到互联网科技媒体主要包括互联网上的权威科技期刊、综合性科技网及其社交网络等媒体的新闻报道评论和观点文章经过同行评审与解读具有较高专业学术值和新颖性，更能代表新兴技术和最新研究突破，可以运用大数据分析技术，聚焦互联网科技媒体，依托网络丰富的信息数据资源构建专题研究语料库，对前沿科技热点进行识别与跟踪。研究基本的框架如图Ⅰ-1所示图Ⅰ1本项研究的基本框架资料源上科技情报究（TS编制方法据来源本轮研究五方面所涉及的研究方法和数据来源均有所不相同，简述如下。对主要国家或地区科技发展战略的分析这一部分主要采用文本分析，主要对重点国家和地区美国、欧盟、英国德、日本、韩国的科技战略预算文件或年度工作计划，针对其规划或资助最新战略前沿技术进行梳理和总结。对这些战略或规划文献，其选择原则主是：是政府关于科技方面的权威战略文件或计划；二是年度连续出版报告便持续跟踪；三是资料可获得性强。本轮研究所涉报告18份。主流咨询机构相关报告的分析主要选择全球有影响力的8家主流咨询机构，这些咨询机构一般都按一定的时间周期发布同一主题的报告8家机构分别是高德纳咨询公（Grtnr麻省工学（M世界经济论（orldEonomicorum国际商业机器公BMCBinsight阿里巴巴达摩院德（Dloitt和埃森（Anture本研究所涉报告8份。技术专利文献分析采用Dilognnogphy专利数据库，数据库选取主要基于以下两点考虑：一是利用该平专利强度指标体系筛选重要专利二是利用该平台专利分析功能，进行聚类分析及主题词词频统计。在Dilognnogphy专利数据库中，通过PC分类号对PC分类的8个部A部G部进行检索将检索结果根据O同族专利去重并限制检索结果为PCT专利申请，制专利公开日为2021.01.012022.06.20，限制检索结果的专利强度在61（部分专利部由于最终结果较少对专利强度指标放宽至得到最终的专利分析样本。以PC分类的A部为例，检索式为(metaPC_)AD@tpublishedrom01/01/2021to06/202022。对检索所得专利样本进行PtentSpe专利分析，对主题词进行词频排序将高词主题词进行人工分析解读，最终确定相关领域的前沿技术方向。学术论文的聚类分析科睿唯安公司基于所收录的全球1000多种学术期刊的1000多万条文献记录而建立了一个庞大的计量分析数据库按照其划分的22个专业领域按被频次的高低确定出衡量研究绩效的阈值给出居世界前1的研究论文排名ESI高被引论文是衡量高水平研究的重要数据来源在实际操作过程中利睿唯安EssntilSienendictor（ES数据库中涉及自然科学的19个学科域中2020~221年发表的各研究方向的所有SI高被引论文作为数据源，运用信息可视化软件CiteSpe从这些论文的题目文摘关键词中提取相关名短语，进行共词聚类分析，对得到的聚类核心文献进行手工梳理，由此得到各学科领域最新的热研究领域。基于互联网科技媒体语料库大数据分析根据业界领导力（要考察科技媒体本身的专业性和权威性。另外，参考美国知名的科技新闻和博客聚合网站hmeme发布的科技媒体领导者榜单LderBord、内容原创性、网页结构可采集性、样本大小可处理性等原则，择了15家提供英语文本的互联网科技媒体利用网络爬虫软件对上述互联科技媒体数据源进行语料采集。主要步骤为：制定抓取规则→设置待抓网址→调用规则采集待抓网址→保存抓取结果。经过对原始语料库经处理分析后，从多个角度展开解读，识别当今前沿科技热点。前沿科技热点研究结论概述在前述研究结果的基础上进行归并，首先确定当前全球科技发展中较为集中的领域即信息技术生命与健康材料能源空间及交通运输气候生态与环境，以及先进制造及其他等7个行业。其次，筛选5个方面交叉较多的科技领域，再逐项筛选其中的具体技术或科学热点；最后，参考各领域的科技情专家以及部分领域的研发人员的意见。本轮研究最终确定的“2022全球前沿科技热点，列表如下（表Ⅰ1表Ⅰ1 2022全球沿科技热点行业（项数）具体科技热点信息术5）量子联Quanumnene）三维质成Deeoeneousnegaon,DH）生式AGeneeveA）元宇（Maes）eb30（eb30）生命健）AI子现（SnhesfMoeuesAddbyAI）生物造Boound）光免疗（hoounheap）环状N（ccA）材料3）石墨GapdyneorGphnyn）闭环料CosdopPs）储能维EnegoaeFe）行业（项数）具体科技热点能源3）高效钛太能ghyEcentPeovskeSce）虚拟厂ualoerPn,VP）绿色氨GenAonaProduo）空间交运）卫星SaeeComuncaon,Sao）生态气与境2）零碳NetZeroO2so）微塑处（Mcopacseae）先进造其）软件义车制（Vandsauacun）柔性知器（FexbeSensngRobo）资料上科技情报究（ITI）制据上述前沿科技热点，并结合此前的研究，对当今全球科技研发与创新一些新向、新特点概述如下。其一，基础科学理论研究为技术创新奠定更为坚实的基础。就量子互联网而言要实现其完整的构建，依然面临着巨大的、多方面工程技术的挑战，但近年来相应热点研究已经日渐夯实量子互联网的基础，我们迟早终会步入量子信息的超级高公路。另外，尽管环状RN（irRN）的发现已经过去很长时间但是随着近期针对细胞器的一些更为深入的基础性研究以及RNA药研发中的新突破环状RNA重新进入研究者的视野其特有的优点可以避mRNA的不足，为新药研发带来新的想象空间。其二，由于诸多产业数字化转型，信息技术与其他产业技术的融合呈现快速发展的态势如生物铸造（Biofoundy是信息技术与生命科学的融合典型例子虚拟电厂是数字技术在能源领域的融合应用，数字技术对其他产业的渗、与其他产业技术的融合，为各种新兴技术创新带来了更多的可能。其三，智能化发展是科技创新的主场之一。作为集计算机科学、统计学、脑神经学社会科学等学科之大成者的人工智（A近年来在向多领域的应用拓展不仅推动传统产业的智能化转型，也催生出很多新兴的产业领域，如随着各种机器学习算法的演进，生成式AI作为多领域数字化进程的底层技术无人驾驶汽车制造等行业带来更多创新的可能“软件定义汽车的制造也成就了众“造车新势力创新药物研发方面I分子发现与合成技术越来越成一种更高效、更可靠的研发手段。其四，尽管近年来许多新技术概念大量涌现，但究其内涵却是其来有自，科技创新迭主要建立在稳定的科技进步之上如b3.0是基于区块链技术现去中心化的新型互联网元宇（Mtvrse是虚拟现实/增强现实/混合现R/R/R）技术递进与扩展1。其五，科技创新仍然以人类的需求为导向不断精进。能源、环境，以及粮安全一直都是人类面临的重大问题，与其相应的技术创新一直处于较为活跃的状态在能领域绿色低碳是创新的方向近年来绿色氢能绿色制氨高效钙钛太阳能电池、储能技术（包括与储能相关的材料技术）等都是研发创新的热点，取得了可直接感受到的进步。环境领域，空气与水土净化是一项持久战与其相关的微塑料问题近年来得到各界的普遍关注，相应的处理技术成研发创新的热点；另外，从源头着手，可降解塑料、闭环塑料等新型材料也产学研界投资与研发的重点领域。鉴于本项研究的惯例，我们每一轮对热点的选择有一定的数量限额，且为了给报告增加一定的新鲜感很多往年入列的在现阶段乃至很长时间内依然是研究重点与热点的技术会做一些取舍比如区块（包其在数字货币上的应用）、基因编辑、二维材料等，在后续的研究中根据其进展会重新加以介绍。第Ⅱ部分：前沿科技热点解读信息技术领域量子互联网（uantumInternet）21世纪，量子技术仍被认为是最重要的技术创新之一。目前，全球正在速推进研究开发各种量子技术，包括量子计算机和量子传感器。量子技术创新也称为第二次量子革命，其设想了许多量子计算机相互连接并相互交换“量数据”的未来世界。在那个世界，“量子互联网”将为传输量子数据奠定基。量子互联网将是量子技术时代真正到来时的计算机网络基础。量子互联网定义目前，对于“量子互联网”尚没有统一定义。美国国防部认为，量互联网是指采用固有量子技术的任何计算机系统或通信设备网络。量子互联网对于量子计算机之间的信是必须但它不一定是指独立于当前互联网的新互联网可以是与现有互联网交织在一起的新兴基础设施，比如在现有互联网上添加量子组件允许量子计算机将来集成到现有的互联网中等。日本产学官合作研究开发联盟量子互联网特别工作组认量子联网是一种交换量子数据的技术与现的数字通信基础，如互联网，有着根本差异。一旦量子互联网建立并正确运，就能实现信息的广域分布式处理，这是现在的互联网无法做到的。另来自网络上的观点为，量子互联网是一个网络，它让量子设备在利用量子力学定律的环境中交换一些信息。从理论上讲，这将为量子互联网提供前所未有的能力，而这些功能是当今的b应用程序无法实现的。这些定义的共同之处①量子互联网是利用量子力学定律进行量子信息（量子bit交换的信网络与经（现有的互联网有着本质的不同②子互联网不会代经典互联网，而是对其的补充（图Ⅱ0101。图Ⅱ0101 量子互网与现行经典互联网功能比较资料源上科技情报究（II）制量子互联网的组成与必要技术量子互联网由三个基本的量子硬件要素组成。首先，需要一个支持量子比特传输的物理连接，即量子通道。例如标准信光纤，因为它们目前用于传输经典光其次，需要一种方式来扩展传输距离，这就是量子中继器。由于量子通道本质上是损耗的，这种损耗对于应用有极大影响。为了到达更长的传输距离必须在沿光纤连接以一定的间隔放置这种中继器。理论上，量子比特可以在任意长距离上传输。未来，强大的中继器也可能兼作量子网络中的长距离由器。第三个硬件要素是终端节点，即连接到量子互联网的量子处理器。这些量子处理器可以是极其简单的节点，如准备和测量单个量子比特节点，也可以大型量子计算机。终端节点本身也可以充当量子中继器。由于量子互联网并不意味着取代经典通信，而是用量子通信来补充它，因此，所有节点假设都可以进行经典通。例如，通过经典互联网，交换控制信息（图Ⅱ0102根据《美国量子网络战略远景》报告，下面这些量子技术及物理设备是实现量子互联的先决条件①量子探测器超低损耗的光通道空对地连接典的网络和网络安全协议②纠缠态和超纠缠态以及量子态的传输控制测量③用于量子源和传统源的信号转换器。④更可靠的量子存储缓冲器小型量子计算机⑤使用量子中继器进行长距离纠缠分布（地面和空间，许在小规模和大规模量子处理器之间使用基于纠缠的协议。图Ⅱ0102 量子互网的基本构成资料源Sephneehe,DavdElkous,ndRonadHnso.2018.量子互联网发展方式、应用及现有成果目前，量子互联网发展的实际方式是完全未知的，但德国学者最早总结了量子互联网发展模型，提供了每个阶段的明确定义，包括已知应用的基准与示，并概述了实现这些阶段所需的技术进步（图Ⅱ0103。在这个模型中，个阶段的特点是以更大的技术难度为代价，达到增加功能的目的。图Ⅱ0103 量子互网发展的各个阶段及已知应用示例资料源Sephneehe,DavdElkous,ndRondHnso.2018.美国能源部在2020年也提出了量子互联网的发展蓝图根据五个关键里程碑，标美国在在建设第一个全国性量子互联网的道路上取得的进展。由于国是子技术研发的最先进的国家，因此这些进展也可视为目前量子互联网所达到的水平。里程碑1：光纤网络安全量子协议的验证在准备和测量量子网络中，最终用户接收并测量量子态，但不一定涉及缠。在这种网络中要实现的应用包括不受信任的节点之间的交换，这些节点时序波动、量子比特丢失和错误的容忍度（相对较）更高。该类量子网络的一个例子已经在田纳西州Chttnooga地区使用量子加密系统组合进行演示这项演示是由橡树岭和洛斯阿拉莫斯国家实验室领导的在这个演示中这些系统通过可信节点相连接。该类网络一个令人感兴趣的应用是通过安全信保护关键基础设施，例如电网。里程碑2：校际和城际纠缠分布在纠缠分布类型的量子网络中，任何两个最终用户都可以获得纠缠态，需以确定性或预示的方式端到端创建量子纠缠，以及局部测量。这些网络通过支持实现与设备无关的协议（例如与设备无关的量子密钥分发和双方加密）来提供功能。对波动、损失、误差的容错低于前一类（里程碑1。存在经典网和子网络的初始集成。该类网络的一个例子是美国伊利诺伊州快车量子网络（EQE。这个络由地理位置分散在芝加哥大都市区的多个站点组成，这些站点包括西北大学、Stright（一个位于芝加哥北湖岸大道750号的西北通信交换点、费米实验（N和Agonne国家实验（L每个站点都有一个或多个量节（即Q节点可以执行量子通信和测量Q节点通过光纤连接到支SDN的光交换机。光开关进一步相互连接，形成网状全光网络。ENT目前包含两个逻辑独立的量子局域网（：LN1和QLN2，并计划将L站点发展为LAN3。LN通过ESnt（美国能源部建立的高速计算机网络）中建立的专用信道或通过费米实验室和Stright之间的其他暗光纤接。种网络的直接应用领域将是小规模传感器网络。里程碑3：使用纠缠交换的城际量子通信在量子存储网络这类量子网络中，任何两个最终用户（节点）都可以获取和存储纠缠的量子比特，并将量子信息传送给彼此。终端节点可以对它们接收到的量子比特执行测量和操作最低内存存储要求由往返经典通信的时间决定这个量子网络阶支持有限的云量子计算，因为它允许能够准备和测量单个子比特的节点连接到远程量子计算服务器。为了保证全国性量子互联网建设成功量子存储网络第一代原型要确定领先策略和解决任何低效问题。为了够对组件进行全评估和初始阶段集成测试，需要一个或多个早期测试平台形成L。对BrookvnLb（布鲁克海文实验室）–S（纽约州立大学石溪分校）ESnt合作成果的扩展计划就是这类量子网络的实例。BrookvnLb–SBUESnt的合作在2019年4月实现了美国最长距离纠缠分布实验，覆盖了约2km。其中的室温量子网络原型是测试平台的关键，由SBU的量子信息技术QT）实验室开发，连接多个量子存储器和量子比特源。综合各项研究成果BrokhvnLb–SBU–ESnt团队设计和施连接BrokhvnLb和SBU多个地点的量子网络原型。而且通过使用量子存储器来增强飞行光子对偏振纠缠的交换，实现了长距离分配纠缠而没有有害损耗的量子传输。目前该研究团队已经在纽约长岛利用ESnt和CronCstle光纤础设施，建立了一个量子网络，其中包括连接Brookvn实验室、SBU和SU校园内“无线和信息技术卓越中心光纤长度约120km下一步计划是将这个现有量子网络与纽约市“曼哈顿登陆（MAL连接起来这是一个几个主要网络汇聚的高性能交换点。计划中长岛量子网络扩展到纽约市，将使用一系列量子中继器、个纠缠源、六个量子存储器和两个纠缠交换站，预计这将成为世界上第一个此类量子中继器网络，同时也为全国范围的量子保护信息交换网络奠定基础。图Ⅱ0104 长岛量网络扩展到纽约市计划的网络配置资料源EUA.QunumnenetBluprntokhop.020723里程碑4：使用量子中继器的州际量子纠缠分布在这一阶段，经典和量子网络技术已经集成。量子中继器的成功串联和大陆尺度距离上的损和操作误差的量子纠错通信，将为覆盖更远距离的运营纠缠分配网络铺平道路从而能够创建量子互联网SBU和Brookvn实验室导的一项位于纽约的多机构项目探索了如何设计和构建基础设施，以建立一个遍布全州的个量子互联网原型。里程碑5在实验室学术界和工业界之间建立多机构生态系统从示基础设施过渡到运营基础设施为了实施这种量子通信基础设施并将其实现为量子互联网的完整原型，联邦机之间的协调与合作至关重要。具有大量量子网络组合的机构以及在该领域具有关键务需求的机构（包括美国能源部，NS，国家标准与技术研究所国防，国家安全局，美国国家航空航天局（NSA）和美国国立卫生研究院）之间的互补基础设施的交互和集成尤其重要。在寻求这些联盟的同时，应通过与量子通初创公司和大型光通信公司的密切合作来鼓励新方向和衍生应用的关键机会。早期采用者可以提供有价值的设计指标。主要国家大型量子互联网研发项目和优势比较一直以来，量子互联网的研发是围绕单个要素技术进行的，但近年来，些在量子领深耕并取得重要成果的国家，正在启动以“构筑量子互联网的验”和“建立量子互联网的中继器”为目标的大型项目。欧盟自欧盟量子旗舰（EUQuntumlagship）启动以来，欧洲量子互联网联盟Q）一直支持其中的25个项目。QA是由Quh、C、因斯布鲁克大学和巴黎量子计算中心于2017年成立，由40个学术机构、电信运营商、系统集成商和量子技术创业公司等合作伙伴组成QA从2018年开始构建量子互联网的试验，到2021年的三年期预算为1000万欧元。2022年10月14日，欧洲量子互联网联QI启动了为期七年的计划将开发一个全栈式原型网络连接相数百公里的两个都市地区的用户，以构建“欧洲制造”的量子互联网生态统。该计划的第一阶段，从2022年10月起持续3.5年，预算为2400万欧元。第一个目标是建立两个城域网络，包含量子处理器和光子客户端，使用量子中继器的长距离光纤主干链路。这个网络将是完全可编程的，允许使用独立于平台的软件实现硬件支持的任何应用。第二个目标是为欧洲量子互联网创新创建一个量子技术转化为创新应用的平台，包括对企业家的支持、知识产权保护、培养同领域人才、用例开发，以及将学术和工业界专家聚集一堂的术论坛。德国2019年德国成立了自己的量子互联网联盟QuntumLinkExtension德联邦教育研究部拨付的三年期预算为1480万欧元。美国美国从2020年开始，积极推动国家规模的量子互联网研究开发，如2020年9月提交更《国家量子倡议法（NtionlQuntumnitiativeAt加大支持量子互联网。为了配合这一更新，美国能源部（）和美国国家科学基金会NS）分别于2020年7月和8月宣布了各自的项目。这两个项目均支持从础研究到实实验的研究开发。E项目是以其下属的Agonne国家实验室和Brookvn国家实验室为中心进行实施代表性的项目是NX。该项目2021年预算要求2500万美元NSF是出资支“量子网络中心这是以亚利桑那大学为中心的互联网联盟，旨在开发大都市尺度距离的纠错量子网络，量子互联网奠定基础。该中心在亚利桑那州图森和波士顿的两个地点安装试验台SF在2020年～2025年的五年将出资2600万美元。中国中国虽然没有以量子互联网为主题的大型项目，但正在对量子信息技术展广泛的究，潘建伟团队使用光子的量子计算证明量子超越性，又实施了用卫星的量子纠缠分发实验和全光量子中继实验，展示了以量子互联网为目的研究果。日本日本早在2012年就计划成立量子信息和通信研究促进会以及量子科学技术研究开发机构未来10年内投资400亿日元支持量子通信和量子信息领域的研日本2020年制定的量子技术创新战略将推动各项技术的开发但将量子互联网测试用通信视为2029年度以后的课题但是日本业界对量子互联网发投入仍持续。2020年初，日本东芝公司和日本东北大学的研究人员用量子保密通信术在短时间内传输了多达数百Gbit的人类基因组测序数据，据称这是全球首次用量子保密通信技术如此短时传输大量数据2021年2月由Mrcri公司和东京大学等14家机构组成“量子互联网特别工作组在公开的白皮中公布了建立量互联网测试环境的方针计划从2021年度开始5年内2km的分支通信网。表Ⅱ0101 主要国量子互联网研发优势比较欧洲美国中国日本硬件界最开场单点验用中土类的用中实非随量中继计利过维的网（须明来源）证定用储器的子的子关性量中的心技）先立于测试暗纤网用算卫星研成果（201）子团子器领的进件有样性原集、中心、、导离子各作量存储候的础验提并明光构（21218）算法注件数展自而的究乏架观行的究极究子网络架构世上先量子于行联研究和用识及子信理，上下开研究布第个开源子联模器应用一研提了许多。有多名理论家包量密分发发人。用多一数的和传。分式算机密计专。其他界最开注于子联网（2018）从02年始加力oENS）为投的才数量相技具优势只参竞就有大量才必的有领域布匀但数少资料官連究開コソシ量子ンーッタクフー.221.【参考文献】WheHusewebe.AsregcvsonoramercasqunumeworR.200.Sephaneene,DvdEkous,adonadHansn.Quanumnene:AsonorheRodhead.Scence36,no.612218)産官連研開コソーア量イタネッタクォス.e”量子ンーッ：の宇の理則許れるイ間極致R.2021020.hpsq.og/e20210210_qwheppe.pd)三维异质集成（3DHeterogeneousIntegration，3DHI）传统集成电路CMOS工艺按照“摩尔定律”经过数十年的发展，已经开始边际收益递减表现为引入下一代技术后单个晶体管成本不降反升性能提升面积缩小、功耗降（P）放缓。通过三维异质集成等先进封装技术实现系统层面的小型化、多功能化，成为集成电路技术创新的重要方向之一。202年美国国防高级研究计划局DR启动下一代微电子制（NMM项目该项目将三维异质集成作下一代微电子制造的关键技术并提出建立美国三维异质集成微系研发制造中开发用于3DHI微系统的设计封装组装和测试关键工艺模块按照ARA的定义，三维异质集成（3D）是指将在不同材料系统单独制造的组件堆叠在一个封装中，形成一个在功能和性能方面具有革命性改进的微系统。其三维异质成定义包括两层含义：一是同质组件异构集成，即通过封技术将多个采用不同工艺具有不同功能由不同厂商制造的同质芯（般是硅基芯片集成到一个封装内部；二是异质组件集成，即将不半导体材料器件集成到一个封装内，如：硅基数字处理电路与GN射频、功率器件集等。3DHI技术具有以下优点将芯片封装架构平面拓展至2.5D或3D可实更小更紧凑的芯片系统；可以融合不同的半导体材料、工艺、器件的优点，实现更复杂的功能和更优异的性能；将单芯片系统（SOC）分拆成若干小芯片简了芯片设计复杂度单个小芯片功能可以单独优化提高了芯片设计效率此，使用3DHI技术还可以避免芯片（i）尺寸增大而带来良率的下降，各个Die可以使用不同的最佳工艺，实现制造成本的降低。技术的发展现状及态势根据SEMI异质集成技术路线图（HR，当前，异质集成技术正沿着多种材工艺集成3D集成以及提高封装功率/效率互联密度可扩展性等向展。其技术创新主要集中在以下几个方面：E（电子设计自动化）工具3DHI需要考虑的物理参数更加复杂对EDA工具提出新的要求例如封装的协同优化TSV通孔、硅中介层等引入产生的新约束等，此外，不同芯片密度互连，对于布局布线也需要开发新的工具以实现最优化。尽管目前已有多种可用于3DC设计的EA点工具但全流程工具仍不完善设计团队相当程度上仍需自行摸索设计方法、整合开发流程，积累经验数据，难以达到理想的开发效率包括MECCdne等企业均在积极构建3DHIA工具平台。小芯片（Chiplet）Chiplet将一个系统单芯片（SoC）设计拆分许多不同功能区块的小芯片再藉由先进封装整合在一起。可以提升芯片设计灵活性，也具有制程良率、低本优势并可以提升设计效率加快产品上市时间2022年3月ntel联合台积三星日月光微软高通等企业共同成立Chiplt产业联盟共同推小芯片间通用互连传输标准（UnivrslChipltnteronntExprss，UCI以打开放式的全球Chiplt生态系统UCe定义了芯片间/O物理层芯片间协议、软件栈等标准，可以实现小芯片即插即用（PlugandPly，大大提高设计的灵活性和通用性（图Ⅱ0201。图Ⅱ0201 Cipet产业联盟的成员构成及其贡献资料源Ce·MC022年10月转自号“导行集成工艺要实现3DHI集成工艺方面仍需要突破几个关键技术如硅通（TSV晶圆芯片键合技术散热等。SV是通过在硅片上制作通孔以实现垂直的互TSV技术可分为三种类型先通孔技术在CMOS工艺过之前在硅片上完成通孔制作和导电材料填充；中通孔技术，在CMOS制程之后和后端制程B）之前制作通孔；后通孔技术，是在CMS工艺完成后，减薄处理之制作通孔TSV核心技术是深硅刻（微孔的批量刻蚀和TSV孔内导电材料的电沉积，关键是提高通孔的高纵横比、阶梯覆盖、外形控制、工艺灵活性速度。混合键合技（Hybidbonding是通过热处理实现由介电材Mteial）间隔的高密度Cu衬垫的直接连接。具有超短互连间距，超高互连密的优点。由于取消了凸点（nobump，硅片间几乎没有厚度，可以实现更薄封。同时采用低电阻铜互联，可实现高速互连。背面供电技术，将芯片的电源线与信号线分离，电源线由晶圆背面接入，可以降后段制程布线拥挤问题优化供电效能改善散热等MECntl等均在开相关技术研发。技术发展的竞争态势21世纪以来，美国国国防部高级研究局（DR、比利时微电子研究中（MEC等机构支持开展了大量3DHI的研究项目DRA先后设立硅上化物半导体材（COMOS多样化易用异构集（DH通用异构集成及P复用策（CHPS下一代微电子制（NMM等项目持续系统地支持3DHI技术研发。产业链各环节企业如日月光台积电英特尔三星美光AMD等均积极布局3DHI技术随着先进封装工艺与前道制程结合更加紧密台积电英尔和三星等上芯片制造企业成为3DHI技术创新的最重要参与者。英特尔尝试通过晶体管、封装和芯片设计协同优化继续摩尔定律演进。公司提供嵌入式芯片互连桥（EMBoveros3D封装等异质集成技术EMB通过一个桥接硅片将不同芯片组合在一起可实现50μm40μm的凸点间距ovros是英特尔开发的晶圆级3D封装技术，可以实现在逻辑芯片堆叠，其凸点距可达5036μm。此外，英特尔还在研发下一代ovrosmni和ovrsDirt技术。前者支持分拆芯片（diedisaggegtion）设计，为芯片到芯片的互连模块化设计提供更高的灵活性；后者实现了由传统凸点焊接到铜对铜直接键Hybidbonding的转变可以实现10微米以下的凸点间距芯片互连密度提高一个数量级。两项技术计划在2023年实现量产。台积电推出3Dbric先进封装平台提供扇入型晶圆级封（ninLP整合扇型封（nO2.5D片上晶圆基（CooS封装以及3D集成片上系（SoC）等封装技术。台积电CooS在芯片与基板中间加入硅中介层，实重新布线及高密度互联；SoC采用无凸点（noBump）直接键合技术，实现Co（Chiponfro（fronafr直接互连2020年台积电投资100亿美元在中国台湾地区竹南科学园建设全球首座全自动化3Dbric先进封装厂AP6预计2022年下半年开始生产2021年2月台积电投资186亿日元，在日本茨城设立半导体材料研发中心，与日本企业合作开展3DC装与热相关材料研发。三星的先进封装平台包括Cub、Cub、R-Cube和Cub。Cube是采硅中介层的2.5D封装方案，能够将一个或多个逻辑芯片（CPU、GPU等和多个高带宽内HBM芯片水平集成在硅中介层上RCube则是三星的低成本2.5D封装方案。HCube是三星电子在2021年1月新推出的2.5D封装解决方案，专用于需要高性能和大面积封装技术的高性能计算（HPC、人工智能等领域Cube是三星的3DC封装方案（表Ⅱ0201。表Ⅱ0201 主要芯企业三维异质封装技术发展概况先进封装年份2.5DD功能密度应用主要厂商EMB20182.5D中Gaphc、HCnlCooS20122.5D中hghendSevehghendneps、HCTSCH20153+2.高Gaphc、HCAD/VDAynx/ne/SASGHC20123D高hghendSe、ndneps、HCMconSASUG/BRM/Mcosotd20123D中hghndSaphoneSASGFoveos20183D中hghendSevehghendneps、PCnelCoEMB20193+D高HghndSeeHghendneps、HCnelTSCSoC20203D非常高5、A、eaabeobedevcesTSCXube20203D高5、A、eaabeoedevcesSASGFoveosOni20233D非常高5、A、obedevceHnelFoveosDect20233D非常高5、A、eabeorobedevceHCnel资料源科技报究TIS编制在“863计划“973计划”等支持下，国内机构在3DHI方面也取得一系列成果。中国学院物理研究所解决了硅上异质外延生长ⅢⅤ族材料的难题；中院上海微系统所研制了多种硅基异质材料集成衬底如绝缘体上碳化硅绝缘体铌酸锂绝缘体上ⅢⅤ族等中芯国际长电通富微电长江存储、华为思等企业也在3DHI技术开发应用方面取得长足进步长江存储开发的Xtking堆栈技术将CMS外围电路堆叠在D芯片下方构建了高密度高速存结构。而在上游支撑设备及工具软件方面，也有一批企业实现技术突破。华海清科针对3DIC研制的12英寸晶圆减薄抛光一体机已进入生产验证；中微半导的深硅刻蚀机已经应用在欧洲客户MEMs生产线；上海微电子装备功研制出2.5\3D先进封装光刻机，具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点可满足超大尺寸芯片异构集成的应用需求。芯和半导体是英特尔Ce联盟中为数不多的EA工具企业，公司与新思科技合作开发3DC封装设计分平台。技术产业化的前景目前，3DHI主要还是应用于异构芯片集成领域，即硅基芯片的三维集成，如存储芯片CMOS图像传感器高性能计算芯片等应用范围仍相对狭窄未来3DHI在异质芯片集成领域有更大的产业化空间包括将硅基数字芯片化合物半导体射频（R）芯片、互连光子芯片、宽带隙半导体功率芯片等的集成此外3DHI还是存算一体等前沿技术创新的重要基础性技术有望支存算一体架构创新，引领带动高性能计算的进一步发展。3DHI也有望带动集成电路产业模式重塑和价值链重构借助于3DI技术可实现以hiplt形态提供硬P核产品这一方面将有助于更多系统公司通过集成第三方hiplet涉足自主芯片开发领域；另一方面，部分芯片设计公司将向方案平商方向发展向客户提供经验证的bsedie以及其上丰富的自有或第三方功能hiplt组合如AMD公司推出ninityAhitture模块化架构就在保留CPU、GPU核心的情况下，允许客户引入其自研或第三方功能模块，快速实现定制芯片发，以更好满足下游用户的特殊业务需求。最后3DI技术发展也将打破芯片制造和封测业务壁垒前道与后道工走向融合，芯片产设计开发更多表现为从产品定义、系统设计、前段工艺和封等环节的系统创新，封测在全球集成电路创新链、价值链的重要度显著提升。【参考文献】SEM.HeegeneusnegaonRodapR.201.王若.进装动导体业发展中成电22（0629.A.NxtGneaoncoeeconcsauacurgG)R20228.生成式AI（GeneretiveAI）生成式I是无监督和半监督的机器学习算法其从数据中自我学习并成全新的完全原始的数据以保持与初始数据的相似性可输出新的内（括文本、图像、视频和音频等、合成数据和物理对象模型等。生式AI被认是一种衍生的新生产动力，是多领域数字化进程的底层技术，支撑服务知识工作和创造性工，如自动编程、内容开发、艺术创作、媒体社交、商务、工程设、增强/虚拟现实、数字孪生等，能降低相关边际成本，产生巨大的生产和经济效。随着数字经济与传统实体经济不断融合，传统生成手段已经无法满数字内容需求供给侧产能瓶颈凸显生成式AI应用下的合成数据可以用来解决训练据不足的问题，如合成数据可以用以开发自动驾驶汽车，使用所生成的虚世界的训练数据集实施行人监测等。技术的发展现状及态势生成式AI技术自1950年代萌芽1990年代至2010年代中期从实验性向用性演进，并随着深度学习算法及图形处理等技术的不断突破取得了显著的进步如2007年诞生了第一部完全由人工智能创作的小说TheRoad2012年微推出自动英译中同声传译系统。自2010年代中期起，生成式AI进入快速发展阶段，随着成式对抗网络（）等深度学习算法的提出与迭代，生成内容的效果越发逼真，如英伟达于2018年推出能自动生成高质量图片的StyleAN模DpMind于2019年发布能生成连续视频的GAN模型pnAI于2021年发布可实现文本图像交互生成的DALLE模型等。生生成式AI对与所输入数据的相关底层进行抽象化从而便于模型生成的内容。随着深度神经网络技术在大模型、多模态等方面的突破，推动生成式AI不断升级，满足生成内容多样性等需求。目前已有的广泛使用的生成式模型主要有生成对抗网络（GA、识别与提取器（ansfoms、变分自编码器（AE）等，自回归模型（）以及零/单/少样本学习等也正在推动生成式建模的优化，同时帮助减少对训练数据的需求，以及快速应用到不同场景与任务。例如，无监督学习的生成对抗网络（）通过使用生成器和鉴别器这两神经网络之间的互相竞争，创建符合生成目标的内容。其中，生成器负责生成源数据相似的人工数据，鉴别器则负责区分源数据和生成数据，以识别更近似源数据的数。经多次交替循环训练后，生成器将通过调整参数以创建更近似数据，直至鉴别器无法区分真假。又如，识别与提取器nm是强大的深度神经网络，用于理解文本、图像，是数据训练的关键，如深度学习语模型GP3、会话神经语言模型LMDA、预训练模型uDao（悟道）nsoms将一个序列转换为另一个序列是一种半监督学习其使用大型未标记数据集，以无监督的方式进行预训练，然后通过监督训练进行微调，以提高性能，从而模仿人类认知，对输入数据重要性进行测量，用以判断关键信而变分自动编码（A则是无监督的深度生成模型由编码（node）解码器（dode）组成，编码器将输入数据进行编码，转为压缩代码，解码则从该代码重构原始数据。生成式AI应用建立在大型模型之上如GP3或StableDifusion等主以插件形式搭建于现有软件生态中。目前的生成式AI应用主要是一次性的来随着模型更加智能，模型或将支持迭代，允许进一步修改、调整和优化。生成式I的优势在于：①生成的合成数（Syntheticdta）能大幅提高数据丰富度，增加稀缺数据，使用合成数据可以增加训练的数据量，以提升机器学习算法性能。合成数据是数据增强的低成本有效工具，也是一种隐私匿名化的方法Grtner预测到2024年用于开发AI和分析项目60的数据将会综合生成的②生成式AI支持提高人工智能交付的准确性和速度，能加快从内容生成到产品研发等创造性领域的创新周期，随着易用性的逐步提升，并结合自动化技术，生成式AI将推动数据分析、软件编程等产业革新。③围绕生成式AI的生态正在形成。生成式AI需要巨大的计算量，云服务、芯片制造等将从中受益。生成式I发展的障碍主要包括①安全问和对生成式AI技术的负面用，例如用于深度伪造、恶意软件、欺诈等，将会减慢其在部分行业的渗透速度需要人工智能信任技术的发展予以弥补②围绕原创性和版权问题生式AI利用大量已有图像等内容数据进行学习原始内容的创建者是否对生成容拥有版权还存在争议。③在数据有限的情况下，生成式AI模型可能会产生不准确的内容以及输出与性别种族或文化等相关的歧视与偏见④训练成模型的高能耗、高成本，或将阻碍企业采用。⑤目前而言，生成式AI并非单一解决方案，是结合了多个碎片化、专业化技术及产品的工具组合，易用性还有待提升⑥利用生成式AI生成的结果是否具有可重用性也面临挑战。技术发展的竞争态势生成式AI目前是大型科技公司和初创公司趋之若鹜的领域纷纷投入大资金实施技术及业务开发。2021年，美国初创公司OpnAI率先推出了首个图像生成器DLL.2022年4月又推出了DLL2借助自然语言描述创建真的艺术作品2022年Mta公司陆续推出了名为MkASneMkeAideo的AI生成程序其中MkASne可实现文本到图像的生成而MkeAideo则进一步实现了文本到视频的生成，被认为是生成式AI技术的重大进步。谷歌公（Googl近期也密集发布了一系列生成式AI模型2022年上，谷歌推出了两种新的文本到图像模型——magn和Prti。magen结合了rnsfomer语言模型和扩散模型，具备优异的语言理解能力和逼真度，首生成低分辨率图像，再逐级超采样，从而提高图像分辨率；Prti则属于自回归模，模型规模最高可扩展至200亿参数，随着参数的扩大，生成图像的细节精细，错误也会随之降低。谷歌还发布了两款文本转视频工具——magnideo与Phnki，这两款工具各自在视频质量和视频长度上各有千秋。英伟（NVDA近年聚焦元宇宙等数据生成应用场景推出了图像生成器GuGN、交互式AI化身生成平台Omnivesevta、合成数据生成引擎OmniveseRplitor，以及DSS深度学习超级采样技术（DpLrningSuperSmpling等其中DSS作为一种图像重建的神经图形技术可以将较低辨的图像输入，转化输出为更高分辨率的全新图像，能为游戏渲染等提供支持。微软亚洲研究院推出了多模态模型A，根据文本、视觉或多模态输成图像或视频，支持多种艺术作品创建，如文本到图像或视频、图像补全、视频预测等2022年，微软亚洲研究院又推出了无限视觉生成模型N-Ininity，可生成任意大小的高分辨率图像或长时间视频。此外许多初创公司也参与开发了一众流行的生成式AI模型例如Midjourny，StableDifusion等。技术产业化的前景生成式I技术助推内容创新预计将会在构建元宇宙中大展拳脚生式AI可用于文本生成、图片生成、音频生成、视频生成、软件代码生成等，目前已应用艺术设计与创作、语音导航、有声阅读、新闻播报、游戏创建、影视及剧创作媒体广告社交媒体与数字社区等融合听说读写等内容生成领域生成逼真的图像，实现图像（或音乐等）类型和风格的转化，草图到真实图的转化，文本到图像、文本到语音、2D内容到3D的自动转化，增强图片或视频的分辨，虚拟物理场景的生成，甚至劣迹演员的智能换脸，已故演员的声音重，复原老电影或旧图像等。元宇宙中，多模态数字人、数字资产等数字内也将依赖生成式人工智能。生成式I在科学发现和技术商业化应用方面迅速发展如在生命学医疗保健、制造材料科学、汽车、航空航天、国防和能源等行业具备巨大应用潜力和场，主要参与营销、设计、建筑和内容等创造性工作。医疗领域，生成式AI可用于创建描述疾病发展趋势的医学图像参与药物研发识别早期潜疾病以及时制定有效治疗方法借助合成数据提高手术准确性以及结合3D打印等技绘制假肢、有机分子，将MR（磁共振成像）转化为CT等。如pMind公司的Alphaold模型可以仅根据基因序列预测生成超过100万个物种的2.14亿个蛋白质3D结构；2021年，国内的英矽智能科技公司（nsilicoMdiin）利用生成式AI全球率先生成和发现具有全新治疗靶点的分子；BM目前正在使用生成式I研究抗菌（AMP以找到新冠肺炎治疗药物Grtnr预到2025年超过30的新药和新材料将使用生成式AI发现品牌营销领域生成式AI可用于个性化营销和沉浸式体验如虚拟试装虚拟主播虚拟货场，借助音频、视频的生成推动开发商业广告及营销创意，以及通过学习现有数来预测目标群体对广告和营销活动的反应，来辅助客户细分定位，以及强追加销售和交叉销售战略办公和商务领域生成式I可应用于如文案创作提升视会议效果消除噪音图像处理等制造领域生成式I结合数字孪生等技术能推动产品研发加速芯片设计和软件开发设计和开发特定新材料如优化催化剂、化学品、香料等，利用合成数据还可以进行质检等。物流和运输领域如针对高度赖定位的业务生成式AI可用于准确将卫星图像转换为地图视等安保领域生成式I可应用于身份验证如从不同角度拍摄照片创建正面照片，为人脸识别和验证系统等安检服务提供帮助。此外，生成式AI还可以用于隐私保护，增强机器学习，以及理解虚拟和现实世界中的更多抽象概等。【参考文献】AIup.ACopeeGdeoGeeaveAIn022EBOL]hpseeach.aup.cogeneav/Aex.neaveAIMdesExpanedBL]hpww.aexo.coboggeneavea/Anaycsnsgh.WhatsneaveA,spacsdLiaons?EBL]hpsww.naycng.newhageneave-pacdatons/Gane.5pculechnoogesFromheGanerEmgngechnoogesanddspatRadaror2022EBL]hpsww.ane.coenacepacu-echnoogeohganeeegingechnooendendpacadao2022Gane.HypeCyceorAcalnelgee22R.022.中国通、东索究院.人智生内（AG）皮书R.022中国通.工能皮书202）R.022元宇宙（Metaverse）从词源的角度，元宇宙（Mtare）由Mta（超越）和Univrs（宇宙）两个词合成意为超越现实的虚拟宇宙这一概念最初源于1992年美国科幻作家NlStephnson的科幻小《雪崩书描述了一个平行于现实世界的网络世界Mtavrs，所有现实世界的人在其中都有一个化身，可以交往和生活。后期的科幻电《黑客帝国（1999年《头号玩家（2018年将对于元宇宙的解读和想象搬到了大银幕上，让这概念进入大众视野。2020年，新冠疫情加速了线上数字化活动的趋势2021年3月沙盒游戏平台Roblox作为“元宇宙第一”在其招股说明书中再次提出元宇宙概念，并列出了平台具有通向元宇宙的8个关键特征，即：身份、朋友、沉浸感、随地、多样性、低延迟、经济文（图Ⅱ0401表Ⅱ0401就此引发资本及相关行业的热烈讨论及追捧。2021年10月cbook更名为Mta进一步激发了市场对于元宇宙概念的热情将科幻的宇宙概念迅速拉进了现实生活。图Ⅱ0401 olx定义的元宇宙资料源Rbox表Ⅱ0401 元宇宙大关键特征特征效果身份平台许户建个化他独的D社交系用户平可通各方式行接包检附近玩或虚场景见面特征效果沉浸体验平台许发员建度沉式D境用在其与人享步体验低延时能够无数制境通过络其用实实时动无迟知内容样开发和作为宇构建大差化丰的内容随地平台务全受，满足户以时地入经济拥有立健数货和经体，撑易消费生产文明元宇最拥数，以符人发的会形和文神资料源Rbox根据游戏开发商Bmable创始人JonRdof提出的元宇宙七层构成要素（TheSvnLaysofhetvese元宇宙的产业链从底层基础设施向外延展直到用户体验层可分为七个层次即①基础设施层包括网络设施片图形处理技术等②人机交互层指硬件层包括手机智能眼镜等可戴设③去中心化层包括边缘计算区块链等帮助生态系统构建分布式构④空间计算层包括3D引擎VR/AR/XR等技术⑤创作者经济层助创作者制作并将成果货币化包括设计工具货币化技术等⑥发现层为了解体验层的途径包括各种应用商店平台等⑦体验层际参与的交、游戏、现场音乐等非物质化的体验（图Ⅱ0402。图Ⅱ0402 元宇宙层构成要素资料源onRadoDo（德勤）.元宇宙被预测为工业和互联网的下一次大变革方向，代表着第三次生产革命，其变革会由无数技术及应用落地的节点构成。元宇宙的发展包括萌芽段、探索阶、底层基础架构大发展阶段、内容消费与虚实互通成熟阶段、极演进阶（图Ⅱ0403图Ⅱ0403 元宇宙展阶段资料源招国证.元宇宙成熟前必定需要先经历内容雏（游戏社交先行再逼基大发展最后进入内容消费大爆发当前处于探索阶段早期35年后随着子业单点突破、内容发展、技术成熟及整合，有望进入底层基础架构大发展阶段510年后续将迎来内容消费全面爆发乃至虚实互通生态在互联网流量时长见顶，元宇宙或将承接移动互联网，突破两者容量上限，尝试构建数字经济下的型社会形态。围绕元宇宙的三大核心技术（A、交互性沉浸技术、区块链）已在点状发展进程中，但尚未成线。随着算力提升，5、云计算、区块链VR/R、数字孪生等技术创新的聚合，元宇宙作为一个系统性工程，将通过全场景覆盖及产业链协同从而实现继iPhone后的第二个整合创新元宙的终极理想形态，将是向无限接近真实世界的经济系统和文明演变，生态开放、去心化、经济自洽、虚实互通。一方面，元宇宙通过极致交互体验成为未来类生活方式的延展，同时，与高端制造业相结合，将再次推动工业化和城市化进程未来应用场景层面将围绕消费元宇（oC和产业互联B）两条路径向现实及虚拟世界相互交融。技术的发展现状及态势人工智能（、交互技术（A/VR/、区块链、网络及运算技术、物联网（Io、游戏是构成元宇宙的六大核心技术。I为元宇宙提供基础设施设、数据分析与学习、海量内容生产；交互技术提供沉浸式体验与虚拟世界镜像，帮实现虚实互通、感知交流；区块链为用户提供底层数据的追溯性和保密性，支撑经济体系的构建和完善；网络及运算技术提供算力及流畅、低延迟的网络环境；物联网为万物链接、虚实共生提供技术支持；游戏为元宇宙提供创作、社交、内容等应用场景，包括引擎、3D建模、渲染等技术。人工智能（A：为元宇宙应用场景提供技术支撑计算机视觉、自然语言处理、智能语音、机器学习等人工智能技术为元宇宙应用场景提供技术支撑。人工智能建模技术的进步有望提升PGC（专业生产内容（用户产内容的生产效率同时降低内容创作门槛提升游的可延展性。交互技术(R/AR/MR):元宇宙人机交互桥梁交互技（AR/VR/M是用户进入元宇宙场景的关键工具是连接数字世界和现实的桥梁R和MR将数字信息叠加在现实世界中而R则利用虚拟仿真给户带来沉浸式体验。在元宇宙和社会数字化的背景下，虚拟与现实交互并存VR/AR将有望承接智能手机成为人机交互的主要平台，并成为元宇宙的重要接入口之一目前VR/AR主要应用景是游戏培训设和社（聊天和会议，游戏和社交将短期快速推动VR/AR用户触达，长期增长驱动力将来自内容生态丰满。R、R、MR、全息影像、脑机交互、传感等交互技术持续迭不断深化感知交互为元宇宙用户提供沉浸式虚拟现实体验未来基于R、R等人机交互技术将更加拟真，承载高频人机交互，沉浸感也有望大提升，不断缩小与元宇宙成熟形态之间的差距。区块链：元宇宙经济系统核心N（非同质化代币D（去中心化金融公链速率智能合约（去中心化的自治组织）社交体系、去中心化交易所、分布式存储等区块链技术是支撑元宇宙经济体系最重要的技术之一，其保障元宇宙用户的虚拟资产、虚拟身份安全，保障价值交换及交易的合法性、可监管及公平透明，为数据传输、追溯、验证、保密等提供支撑。区块链技术使得虚拟资产不受中心化机构限制，能在多个平台间自由流动，保证元宇宙经济系统得以维系。区块链作为元宇宙济体系的核心，承载虚拟货币和数字资产的存储和流通。在经历去中心化账本去中心化计算平台、Di后，区块链应用目前已进入到NT阶段NT是元宇宙里数字版权、物权的合约，通过将资产/物品加密化，保证其独一无二、不可分割、不可复制、追溯性，是价值系统的基础。区别于加密货币，NT通常与货币互通，但类似商品属性不可直接互换，其价格取决于市场供需系、价值共识和流动性。网络及运算技术：元宇宙运行底层基础元宇宙需要具备实时、低延迟、高承载等特性，而这些特性需要5G网络云计算和边缘计算等网络及运算技术来解决。5G/6G等网络通信技术扎实元宇的网络基础，提供低延时和流畅的体验；云计算、边缘计算等运算技术则支持功能强大和轻量化的终端，提高显示效果，增强渲染，提高渗透率和降低时延。元宇宙支持大规模参与，交互用户或将达到亿级，5G/6G和云计算等底层技术将支撑大规模用户同时在线。物联网技术：元宇宙连接核心工具元宇宙强调实时互动、信息互联互通，主要靠物联网提供技术支持。考到元宇宙本身作为一个数字平行世界，通过庞大用户进行参与、制作、分享及实时交互等完成日常运行，因而需要保持各种物理实体的连接和感知，以数据信的传递，而这部分功能的实现需要依靠物联网技术。游戏：元宇宙的雏形游戏是元宇宙的一种呈现方式是元宇宙的雏形游戏引擎3D建模时渲染等电子游戏技术为元宇宙数字内容场景、高质量素材搭建等提供支撑，并提供创作平台、交互内容和社交场景，以及聚合流量。技术发展的竞争态势元宇宙代表着下一代互联网机遇。在此背景下，世界上诸多国家如美国韩国、本、中国、新加坡等都依托自身禀赋和技术优势进行布局以期强化自竞争优势。美国是元宇宙开拓者和领导者：技术上，集于基础设施与功能性平台，技实力全球领先；应用上，oC社交与娱乐先行，oB赋能工业生产；政，政府支持R、R等虚拟技术研发。韩国以官民合作构建元宇宙生态政府牵头“元宇宙联盟首尔或成为首个元宇宙城；技术上，虚拟数字人领域独树一帜；应用上，借助成熟偶像工业，拓展商业化应用场景。日本专注虚拟空间服务，发挥游戏动漫优势：硬件与平台方面，主要围绕R硬件设备及游戏展开应用方面充分发挥动漫优势应用场景由娱乐向议演出方向延；政策方面，政府为日本在全球虚拟空间行业中占据主导地位出谋划；企业方面，多家公司发布类元宇宙虚拟空间平台。新加坡积极打造元宇宙NFT资产交易亚洲中心。中国则强调沉浸式应用坐拥最大的潜在市场技术上占据5G势在底层技术上奋力追；应用上，参照移动互联网发展历程，未来在内容、协同方有望弯道超政策上多地政府密集出台政策支持元宇宙发展目前广东上海、无锡、合肥、山东等地方政府均已经出台了关于发展地方工业元宇宙的政策其中上海市政府于2022年7月8日发布《上海市培育“元宇宙”新赛道行动方案2022～2025年，提出到2025年元宇宙相关产业规模达到3500亿元。元宇宙概念掀起了全球资本的浪潮，国内外科技巨头纷纷布局元宇宙，侧重各有不同如，游戏公司Robolox概念先行，通过互动系统构建虚拟社区，不断强化云基础设施；cbook改头换面，以R为先，重资投入硬件研发，RRMR协同打通元宇宙生态微软启动企业元宇宙战略赋能产业英伟达开发Omnivese平台加速构筑元宇宙软件生态基石Unity通用广泛适配赋元宇宙开发者；腾讯从消费互联网到产业互联网，元宇宙布局已深入各个层字节跳动积极布局硬件内容及底层技术百度决胜I时代积极布局元宇宙方；华为重点聚焦元宇宙底层技术；网易的RPG（角色扮演游戏）和虚拟人术尤为突出等（表Ⅱ0402。表Ⅱ0402 国内（海）在元宇宙六大技术领域布局的代表企业技术领域代表企业名单人工能术腾讯百、大飞华为搜、汤云从技云知声依图科技、阅面科、旷科等交互术HTCVie字跳PI、为小曼恒、视辰信息、亮风台迪字下梦科技幻科实小蚂蚁晶电尔声偏光智捷米等区块链书生米技方智星无存亿链、超算杂科互融代都享特玳鸽区块链华、和移远通信树图（Conflux）区块链研究院等网络运技术阿里华、讯中通讯等物联技术歌尔学汉科、国移、国信中联通华等游戏网码乾完界顺科腾七互、吉比米哈游、果媒、姆等资料源上科技情报（TIS编制注：格粗字分总部于海企业技术产业化的前景迄今元宇宙尚处产业发展早期阶段Grtnr2022版新兴技术成熟度曲显，元宇宙产业距离技术成熟预计至少还需十年的探索，长期发展风险和机遇并存每一项技术的迭代和革新，都将意味着新契机与新挑战，同时也是一个新的开始今后元宇宙的发展将有效衔接互联网，推动产业和经济的变革。撬动信息技术产业新一轮发展继互联网、大数据、人工智能之后，元宇宙将有望成为信息技术产业发展新的引擎，以元宇宙新消费概念为抓手，通过整合和提升现有软硬件产品和技术动综合集成和融合应用面向新场景应用打造新的产品供给和服务体验撬动信息术产业新一轮发展，全面激发软硬件服务厂商的技术产品创新积极性和活力。升级提档现有产业业态从“互联网+”、“大数据+”、“人工智能+”发展到“元宇宙+”，元宙技术发展和应用，必将带来信息技术和经济社会融合模式革命。元宇宙与实世界的融合，将赋能各大行业，激发传统行业发展新动能，将会率先对社乐、文化旅游、教育医疗、商贸服务等领域服务模式带来新的改变，给予线服务逼真体验，让在线服务具有更加身临其境的沉浸体验感，同时技术应也催生出新的商业模式，促进产业生态繁荣。为技术创新和科学研究提供重要平台支撑元宇宙的发展为各领域技术攻关、科学研究、前瞻探索提供了新的仿真验平台。推动科技研究仿真模拟实验从软件仿真向人机高度融合、环境更为真虚拟空间仿真转变，将对装备制造、航空航天、生物医学、新材料、新源等领域技术攻关，以及生命、物质、地球、海洋、宇宙等领域深度探索研产生深远影响。元宇宙发展空间可期元宇宙作为虚拟世界与真实世界交互融合的全新形态蕴含着办公社交工业等场变革的巨大机遇具有颠覆现有数字产业的可能据普华永道分析预到2030年全球元宇宙市场规模将达到1.5万亿美元。麦肯锡更乐观，表示到2030年全球元宇宙市场规模将达到5万亿美元。【参考文献】Gane.HypeCyceormgngeh,222R].2028.德勤.元宙列皮—未已：球XR业洞察R.20212.平安.探元宙政策局巨引领R.2022096.招银际.元宙数字济一站R.20211231.5. Web3.0（Web3.0）b3.0是基于区块链技术实现去中心化的新型互联网其支持新的商业社交等模式。b3.0由用户和创作者主导的开放协作、隐私保护、共创共建共享的新型生态，推动发展去中心化数字经济。b3.0目前已经进入了发展高峰期，是区块链行业风险投资（C）最感兴趣的领域。b3.0是未来互联网生态愿景，其最早由以太坊联合创始人Gvinood于2014年提出，并于2021年起受到加密货币、大型科技公司等的广泛关注。b3.0代表了互联网的一个新时代尽管目前并未完全实现但与b3.0相的功能已经存在，如加密货币、（非同质化代币、Di（去中心化金融）等b3.0目前还是一个动态发展的概念，在新兴技术和应用发展推动下，将有望叠加新的价值和可能性。技术的发展现状及态势从互联网发展的历史看b1.（1989—2014（只读网络是初代联网其基于开放协议的底层逻辑搭建，支持单向传递信息，如早期雅虎、新浪等门户网站为用户带快捷信息读取体验，但仅支持浏览静态网页。b2.0（2002—2019（读写交互网络以（用户生成内容为核心社交媒体平台模式盛行，支持双向传输，微信、抖音等社交应用实现了交互式的体验，但仍以台的集中式服务为主b3.（2019—现在（智能读写网络结合了于区块链的去中心化机制和代币经济、创作者经济等概念，重塑了后端生产关系，数据及身份自主权由平台转向用户，用户参与共创共治。在语义网、机器学习、增强现实等新兴技术加持下，b3.0将扩展新的功能，实现个性化交互与协作，网络备更强的适应性、开放性、普惠性与安全性。b3.0具备几大突出的特性包括去中心化开放性高隐私性共建性和用户拥有数据所有权等在b3.0的演变中围绕去中心化有几个关键点一是区块链等技术的参与区块链是b3.0最突出的关键技术助力安全透和防篡改的交易。b3.0同时也包含其他机制促进和推动去中心化，如云计算ARCloud和其他网络空间关键技术等二是权利的下放b3.0推动身份和个人数据管理从集中化向去中心化所有权和管理转变用户被赋予了创作者参与者享有者、治理者等多重身份，并对隐私和数字身份具备自主权和控制权，同时对自己数据和内容负有责任。用户可以通过拥有治理代币（okn）来参与治所使用的区块链协议，通过基于协议的代币或加密货币以“股东”身份参与中。三是业务流程的改变，并由平台经济向代币经济转换。b3.0推动分布式经济模的实现，如N、Dfi、加密货币和去中心化自治组织。b3.0共建共享的特性，与b2.0中用户仅作为使用者不同，使b3.0中用户能主动参与共建与共治，以O的组织形式，利用区块链技术和智能合约进行规则制定与执行共担共享平台或协议的价值O是b3.0的重要治理机制，其在区块链上运营，是一种自动化和去中心化的治理形式。O依靠软件共识机制和智能合约进行治理，建立了新的民主化管理结构，推动b3.0及其在加密货币和去中心化金（i中快速应用发展四是b3.0是用于开发去中心化应用程序的新技术堆栈。这些技术主要包括：如作为信任验证机制的区块链、隐私保护和互操作协议、去中心化基础设施和应用平台、去中心化身份以及去中心化金融等以共同实现去中心化的共荣生态网络愿景b2.0和b3.0的主要区别参见表Ⅱ0501。表Ⅱ0501 eb20和eb3.0的几大关区别项目eb2.0eb3.0核心特点开放互性聚合及可复性协共享去中化开性私性据所权共生态内容传输模式交互：写智能：写拥信息数据所有权由平控，户乏主权用户数、法拥自主权经济类型中心的台济去中化代经济底层架构与逻辑Aa（种合种的浏览器端页发术E（一种网服开架APIs构网即台动网络XL可展标言网络务等区块能约币A中心自组义去化网；中化份多重验业和流程模式Mhu（两上网应用合网模模定制广；尾O；交易市等De（中化融；密货NTXoean如payoean，即玩SocaFGaFi等核心终端电脑智手等智能机RR设等核心体验及内容博交体群慧虚拟现；络立人智能人工能数人虚头像元宇宙个数所权管理权资料Ganerb3.0作为新技术堆栈主要分为四层协议层基础设施层应用层以及接入层。①协议是作为底层架构的区块链；②基础设施层由可互操作的模块构成，如智能合约审计软件、数据存储、数据分析工具、O工具、身份解决方案等③应用层搭建在协议层和基础设施层之上包括了Df（去中化金融N（非同质化代币dAp（去中心化应用程序DA（去中心治组织、元宇宙等前端应用；④接入层是如钱包、界面等用户进入b3.0的门户各网络代际的T基础架构和及其关键使能技术比较参见表Ⅱ0502。表Ⅱ0502 各网络代的T基础架构和及其关键使能技术T架构Web（只网络）Web20（读网络）Web30（读交互络）交互层（与交的硬）桌面览器（点并入）移动控（触和动）可戴RVR语和网设等（展并述）计算层（实互的辑）服务器（通网）云计算（过、G）分布计算（过A、+缘）信息层