集成電路已經接近物理極限，微電子技術已經從“微電子科學”轉向“納電子科學”，從“摩爾定律時代”進入“後摩爾時代”，面臨“沒有已知解決方案”的基本物理問題挑戰，如何延續摩爾定律是當前最重要的前沿科技。迫切需要發展突破矽CMOS器件性能瓶頸的新材料、新結構、新理論、新器件和新電路等系統性的創新體系，以适應未來對半導體技術“更高速、更智能”的需求。在此報告的前半部分主要分析當前我國發展半導體科技和産業所面臨的八大困境，後半部分主要針對矽基光電子集成芯片和矽量子計算作為後摩爾時代的兩個主要技術路線，介紹我們團隊為解決矽基發光和矽基量子計算關鍵瓶頸，為延續摩爾定律提供的新方法和新思路所取得的研究進展。包括發展了半導體直接帶隙和間接帶隙形成機制的統一理論，解決了矽形成間接帶隙不發光的困惑，理論上證明了廣泛研究的矽量子點無法實現高效發光，排除了矽量子點矽基發光方案，并提出摻雜應變鍺直接帶隙發光的矽基發光新方案，為解決矽基發光世界難題奠定了理論基礎。對于矽基量子計算，Rashba自旋軌道耦合是實現自旋全電操控的基本物理效應，我們發現矽一維量子線和二維量子阱的空穴存在新型線性Rashba效應，推翻了公認的三次方Rashba效應，對鍺空穴量子比特實現快速邏輯運算提供了理論支持；設計出能谷劈裂超過7 meV的矽鍺超晶格結構，為解決矽量子比特材料能谷劈裂關鍵瓶頸提供了理論支撐。