2020年，以集成电路为代表的基础器件技术越来越成为全球关注焦点。国际环境深度调整，发展环境诸多变化，各国纷纷开展前瞻性布局，出台一系列战略规划，引领基础领域科技格局变革；技术创新发展步入新阶段，新材料、新器件和新架构发展取得诸多突破，安全自主可控成为关键。
2020年4月，美国防部国防研究与工程现代化局局长刘易斯称，已调整该局负责监管的11项国防现代化优先技术排序，将微电子技术调整为首位；9月，美国防部副部长艾伦·洛德称，美国防部正在制定《微电子战略》，进一步加强军用微电子技术发展。当前中美战略博弈日趋激烈，微电子技术已成为中美科技战、贸易战“主战场”。美国防部强力推进微电子技术发展，可加速美军装备向智能化演进、提升安全防护技术、完善研发制造体系，增强美军微电子器件自给能力和可信度，意在谋夺微电子技术代差优势，形成未来对我新的军事优势。
2020年6月至7月，美国会参议员相继提出《半导体生产有益激励措施法案》和《2020年美国半导体代工厂法案》，计划投资超过370亿美元，通过实施“国家微电子研发计划”、增强美国本土先进微电子器件制造和检验能力等措施，确保美国微电子技术领先优势，目前这两项法案已合并入《2021财年国防授权法案》，并于2021年1月通过立法程序正式生效，通过数百亿美元的财政支持，着力实现美国半导体制造业复苏，加速微电子相关技术研发，打造可信可靠微电子供应链。至此，美国国防部于2003年启动的“可信微电子”战略进一步向安全微电子供应链升级，并将通过《2021财年国防授权法案》等政策资金保障，“可信代工”“可信赖和有保证微电子”“旨在推进国家安全和经济竞争力的微电子创新”等多个发展计划并行推进，逐步推进美国微电子技术的安全可信和自主可控进程，最终确保美国国家安全。
2020年8月18日至20日，DARPA在线上召开了第三届年度“电子复兴”计划峰会暨微系统技术办公室（MTO）研讨会，主要内容包括4个部分：5G和未来射频通信、微电子安全与接入、人工智能自主和处理、异构3D微系统设计制造与封装。本次峰会对目前取得的技术进展和微系统技术办公室的最新研究进行了展示，还对美国国内行业的现状及其未来方向提出意见和建议，后续将聚焦技术的持续研发和潜在应用转化，促进商业电子、国防工程、学术界与政府的合作，共同探索微电子创新的未来。
2020年4月19日，台积电正式披露其最新3nm工艺技术细节，这是台积电5nm之后全新一代制程，晶体管密度实现了新纪录，高达2.5亿个/mm2，与5nm相比，晶体管密度提高1.7倍，性能提升10%~15%，能耗降低25%~30%。与此同时三星电子在先进制程研发上也投入大量资金，2020年7月，三星调整其工艺路线图，跳过4nm，由5nm直接上升到3nm，并决定在3nm率先导入GAAFET技术。三星是全球第一家导入GAA工艺以取代FinFET工艺的厂商，预计在2022年量产。
2020年3月，在DARPA“可扩展性封装”（PIPES）项目支持下，美国英特尔公司和艾亚实验室成功实现了用光信号接口取代现场可编程门阵列（FPGA）上的电信号接口，首次将光信号传输元件封装至芯片内部，从过去的系统级、电路板级光互连转变为芯片内部光互连。研究人员将艾亚实验室新开发的2个光子接口芯片（TeraPHY）与FPGA的“高级接口数据总线”（AIB）接口的24个通道相连接，并借助英特尔公司的“嵌入式多芯片互连桥接”（EMIB）封装技术集成到FPGA中，构建了封装内集成光学元件的多芯片模块，使数据传输带宽高达5.12太比特/秒。该项目通过光互连取代封装内电互连，使封装内芯片间的大数据传输能力实现数量级提升，突破了电互连瓶颈，展示出解决后摩尔时代军民信息装备大数据处理瓶颈问题的有效能力。
六、DARPA持续推进“自动实施安全硅（AISS）”项目
2020年5月，DARPA选定由新思公司和诺斯罗普·格鲁曼公司领导的两个团队，开展自动实施安全硅(AISS)项目研制。AISS项目于2019年4月启动，通过将可扩展的防御机制纳入芯片设计过程并实现自动化，同时允许设计人员根据预期的应用和意图权衡芯片的经济性与安全性，主要解决四个硅基安全漏洞：侧通道攻击、硬件木马、逆向工程和供应链攻击。DARPA希望在将安全性嵌入IC设计过程的同时，实现长期寻求的系统综合目标，以此实现对半导体供应链的保护，确保整个设备生命周期的安全，这将带动芯片设计的根本性转变，对国防领域的电子供应链安全产生巨大而积极的影响。
2020年6月，美国加州理工大学开发出可开机启动的集成孤子微光频梳芯片。尽管此前已报道了孤子微频梳芯片，但易受环境干扰影响，且需要复杂的控制电路和精细的调整，无法保证每次都产生相干或稳定的光频梳。此次，研究人员去除了传统孤子微频梳中的光隔离器，通过自注入锁定机制锁定激光器的输出频率，只要激光器的输出频率位于锁定带宽内，微频梳都可以自发地演化到可产生孤子的工作点上，可持续数小时。这项成果降低了环境和温度变化对微频梳的影响，极大地加快了芯片化光频梳技术从实验室迈向实用的进程。
八、美国麻省理工学院实现在200毫米晶圆上成规模制造碳纳米管晶体管
2020年8月19日，美国麻省理工学院与Skywater公司宣布“电子复兴”计划中三维单片片上系统（3DSoC）项目进入第二阶段，基于碳纳米管场效应晶体管（CNFET）的3DSoC技术转移到Skywater公司的200mm生产线上，采用与硅基晶体管制造相同的商业设备，利用低温制造工艺，将基于CNT的逻辑堆叠层和RRAM进行单片集成，以实现高密度、大带宽的SoC架构，通过改善芯片品质、提升芯片良率、优化芯片性能等实现规模化量产的关键因素，有望将CNT从实验室推进到实际生产中。
九、美国商业航天首次直接使用工业级元器件完成载人航天
2020年5月30日，美国太空探索科技公司（SpaceX）采用猎鹰9号运载火箭发射了载人飞船“龙”，成功将两名宇航员送往宇宙空间站，此次任务是商业航天公司首次直接使用工业级元器件完成载人航天，使发射成本降低了3~4个数量级，对于未来商业航天的发展具有重要的里程碑意义。与以往使用宇航级元器件不同，本次发射所采用的工业级器件通过给每个系统配置3套计算单元做冗余，以一种民主决策方式实现逻辑电路纠错，大大降低了元器件设计制造周期和成本，与现有搭载的星载计算机和控制器相比，成本降低了5384倍。
2020年11月，据《自然光子学》刊发文章报道，麻省理工学院和滑铁卢大学的研究人员联合开发了一种量子级联激光器便携式设备，这种设备可以在实验室环境之外产生太赫兹辐射。通常，要想产生足够强大的太赫兹辐射，需要温度远低于200K（﹣73℃），只有在实验室环境中使用笨重的设备才能达到。新型设备可在250K（﹣23℃）的温度下工作，无需实验室环境，这是太赫兹技术的巨大飞跃。该技术还存在进一步改进的潜力，未来或将用于医疗检测、机场爆炸物检测等方向。