方向一：后摩尔器件

针对目前硅基CMOS器件的速度与能耗瓶颈，探索碳基纳米器件、量子器件、二维材料器件等新型逻辑器件在逻辑计算中的潜力，发展高速、低能耗的后摩尔电子器件。

方向二：新型存储器及应用

针对“大数据”时代海量数据的存储需求，发展基于新材料和新原理的非易失性高密度存储器技术，包括嵌入式和独立式存储，开发存储器三维集成核心技术。

方向三：新型计算架构与系统

针对现有计算架构的“存储墙”瓶颈，研究类脑计算、存内计算、存算一体等新型计算架构与系统，解决数据在计算单元和存储单元间的传输瓶颈，提高计算并行度和计算能效。

方向四：智能感知芯片与系统

针对传统传感-存储-计算模块的分离系统难以满足目前指数级增长的传感器数据实时、高效处理的挑战，研究感知信号在（近）传感端的模拟域处理方法，发展感-存-算一体的智能感知芯片与系统。

方向五：三维异质集成技术

面向物联网时代智能终端的多样化需求，发展芯片异质集成技术，以价值优先和功能多样化为导向，通过新型器件和电路的功能扩展及三维异质集成，实现以应用驱动的新功能器件开发与系统集成。

方向六：芯片检测方法与装备

针对新型器件和新型芯片的结构与效应表征方法与装备需求，发展材料、器件、芯片的显微研究新方法、检测关键技术与装备，包括冷阴极并行电子束检测装备技术、多物理场检测探针技术、显微结构与效应表征技术等。