（1）高端芯片严重依赖进口。2017年我国芯片的自给率仅为38.7%，进口额高达2500亿美元。计算机系统中的MPU、通用电子系统中的FPGA/EPLD和DSP、通信装备中的EmbeddedMPU和DSP、存储设备中的DRAM和NandFlash、显示及视频系统中的DisplayDriver，国产芯片占有率极低。
（2）先进工艺差距明显。我国集成电路制造工艺落后国际同行两三代，国内最先进企业刚实现在14纳米量产水平，而国际一流企业即将量产7纳米。
（3）芯片设计关键能力匮缺。国内芯片设计业缺少关键IP核的设计能力，缺乏自主定义设计流程的能力，SoC设计严重依赖第三方IP核；国内代工厂IP核供给不足，严重依赖具备成熟IP核的工艺资源，还不具备COT（客户自有工具）设计能力；全球三大EDA（电子设计自动化）软件巨头均来自美国，我国几乎所有芯片设计和制造企业都离不开它们。
（4）配套设备与材料发展不足。制造芯片的三大设备光刻机、蚀刻机和薄膜沉积，国内仅中微半导体的介质蚀刻机达到了国际一流的7纳米水准。差距最大的是光刻机，荷兰ASML的EUV光刻机即将投入7纳米工艺，而国内最先进的量产水平是90纳米。其他设备，如离子注入机、抛光机、清洗机、氧化炉等，均与国际先进水平有较大差距。材料方面，日本是全球领先者。在制造芯片的19种主要材料中，日本有14种位居全球第一，总份额超过60%。全球近七成的硅晶圆产自日本，国内硅晶圆几乎是空白，8英寸国产率不足10%，12英寸依赖进口。
此外，我国的服务器虚拟化、数据库等重要基础软件同样大幅落后国外厂商。VMware在我国服务器虚拟化市场中占据44.7%的份额，高居第一，我国厂商新华三和华为分别占16.2%和15.1%。Oracle在我国数据库市场的占有率超过50%，而我国数据库企业的品牌和产品技术与之相比都存在显著差距。
国外操作系统、虚拟化软件、数据库等重要基础软件的垄断或高份额控制将对我国产生多层面利害关系，导致我国信息产业发展、信息生态建设等均受制于人。
在我国信息产业严重依赖国外集成电路、操作系统和基础软件的情况下，我国的信息安全缺乏主动防御权，主要体现在：
（2）操作系统是信息系统的基础，与信息安全密切攸关，依赖他国操作系统则更容易成为攻击对象。“棱镜门”的资料显示，微软公司曾帮助美国国家安全局通过互联网窃取他国加密文件数据。2017年5月，勒索病毒WannaCry席卷全球，对我国Windows用户造成了巨大损失。而事实上，美国国家安全局早在之前就发现了Windows系统的“永恒之蓝”漏洞并利用该漏洞开发了黑客武器，WannaCry就是该武器的变种。
除了成熟行业的科技短板，还应重视未来可能实现的颠覆性技术，否则“卡脖子”问题将不断重演。目前，多项颠覆性技术正处于发展初期，各国竞争愈发激烈，但我国已暴露若干不足之处，未来恐演化成致命短板，值得重视。
（1）量子计算缺乏战略高度和系统考虑，企业力量弱。量子计算一旦发展成熟并投入商用，将成为先进计算、大数据分析、人工智能等领域的有力工具，并为现行信息技术体系带来根本性变革。
（2）后量子密码及其标准化未受重视。后量子密码是应对量子计算挑战的重要途径之一，其计算安全性据信可以抵御当前已知任何形式的量子攻击，还可以与当前网络系统实现较高程度的兼容。
目前各国后量子密码研究及其标准化工作都还处于起步阶段，我国在密码基础理论某些方面的研究做得很好，但在密码技术的应用水平方面与国外还有一定的差距。而且，若我国在后量子密码学研究中依然轻视标准化工作，那么将在量子时代的密码研发和使用上失去控制权与话语权，进而影响到国家安全和经济安全。
（3）神经形态计算缺乏重大计划支持。神经形态计算是一种新型的非冯诺依曼计算模式，能够模拟人脑结构及其处理信息的模式，长远来看可为各种计算系统提供更为智能和低功耗的处理器，是后摩尔时代新型计算技术和未来人工智能的关键。
围绕信息科技领域的核心问题和争夺焦点，国际领先机构部署了诸多研发计划，其中的代表性计划及其重点有：
美国DARPA在2017年6月启动的电子复兴计划（ERI，总投资22.5亿美元）拟在不进行缩放的前提下，确保电子性能的持续改进和提升，其技术重点包括：
（1）开发用于电子设备的新材料：探索使用非常规电路元件而非更小的晶体管来大幅提高电路性能。ERI着眼于在单个芯片上集成不同的半导体材料，研制结合了处理和存储功能的“粘性逻辑”（stickylogic）设备，以及垂直而非平面集成微系统组件。
（2）开发将电子设备集成到复杂电路中的新体系结构：探索针对其执行的特定任务而优化的电路结构，例如能根据所支持的软件需求调整进行可重新配置的物理结构。
（3）进行软硬件设计上的创新：重点开发用于快速设计和实现专用芯片的工具。新的设计工具和开放源代码设计范例应具有变革性，使用户能够快速便宜地为各种商业应用创建专用电路。
作为“国际半导体技术路线图”（ITRS）的继承者，2017年版的“国际器件与系统技术蓝图”（IRDS）指出了若干发展趋势：（1）FinFET可为实现高性能逻辑应用持续微缩到2021年；在2019年以后，业界将开始转向环绕式闸极(GAA)晶体管，并可能转向需要垂直纳米线器件；到2024年GAA将在4/3nm节点完全取代FinFET，传统的CMOS工艺至此终结；（2）高迁移率材料（如锗）有望使驱动电流提高一个数量级；（3）业界必须追寻3D集成技术，如堆栈与单片3D，以维持系统的性能与增加功率，同时保有成本优势。
美国半导体行业协会（SIA）和半导体研究公司（SRC）在其《半导体研究机遇：行业愿景与指南》（2017年）报告中明确了14大半导体产业链关键研究领域及其在未来十年内的潜在研究主题，包括：先进材料、器件和封装；互联技术和架构；智能内存与存储；功率管理；传感器和通信系统；分布式计算和网络；认知计算；生物启发计算和存储；先进和非传统架构与算法；安全与隐私；设计工具、方法和测试；下一代制造范式；环境健康与安全的材料和工艺；新型测量与表征。
此外，IBM投入了30亿美元重点突破8大方向：7纳米及以下的硅技术、量子计算、神经形态计算、碳纳米管、III-V族半导体技术、低功耗晶体管、硅光子技术和石墨烯。
由于电脑、智能手机的操作系统的竞争格局已难改变，近年针对操作系统的研究工作主要围绕着新兴智能终端和硬件平台。
面向虚拟现实，谷歌专门打造了虚拟现实设备定制版的Android操作系统，微软开发了WindowsHolographic软件平台。针对深度学习和自动驾驶，谷歌开源了Tensorflow深度学习系统，百度开源了阿波罗自动驾驶软件平台。围绕物联网，各机构推出了数十种操作系统，分两条技术路线：一是嵌入式操作系统，主要有GoogleBrillo、华为LiteOS、微软Win10IOT、苹果EmbeddedAppleiOS等；二是实时操作系统，主要有ARMMbedOS、上海庆科MICO、NucleusRTOS、WindRiverVxWorks、GreenHillsIntegrity等。
美国网络与信息技术研发计划（NITRD）将网络安全与信息保障（CSIA）项目作为其八大战略性优先领域之一，目标是对计算机与网络系统可用性、完整性和保密性遭受的威胁进行检测、阻止、抵御、应对和恢复。该项目确立了促进变革性的技术、奠定科学基础、研究影响最大化、加速实践转化等四大重点，其中促进变革性的技术的研究主题包括：量身定制的可信空间，移动性目标，网络经济激励，安全设计。
美国国土安全部自2003年开始实施“爱因斯坦”计划，至今经历了三个阶段：“爱因斯坦1”是基于流量的分析技术（DFI）来进行异常行为的检测与总体趋势分析；“爱因斯坦2”是基于入侵检测系统（IDS）技术，对TCP/IP通讯的数据包进行深度报文解析（DPI）分析，以此发现恶意行为；“爱因斯坦3”是在政府机构中部署入侵防范系统，强调对每个政府机构的网络出口部署安全措施，形成自我保护系统，保护民用部门和联邦机构网络安全。
2018年，美国“国家量子计划法案”确定将实施10年期“国家量子行动计划”。此前，美国政府多个部门已分别开展了不同重点的研究项目：美国国防部设立的量子科学技术项目（NEQST）致力于开发新型量子比特、运行方式和环境；陆军研究实验室支持开发多站点、多节点、模块化的量子网络；情报高级研究计划局推出逻辑量子比特项目（LogiQ），旨在建立逻辑量子比特来克服现有多量子比特系统的局限；能源部支持量子模拟和量子计算核心研究项目，并大力支持试验台的开发。
欧盟人脑计划（HBP）旗舰计划将神经形态计算平台作为其6大核心ICT平台之一，致力于开发和提供神经形态软硬件原型，以催生一系列新型科学实验和产业应用。美国陆军研究实验室在其中长期技术实施计划中（2026-2030）目标就是实现包括神经形态计算在内的新型计算模式与硬件的集成，并用于士兵的装备。
针对集成电路领域的短板与发展趋势，需要夯实产业发展基础，补强技术短板，同时前瞻布局关键性新兴研究方向。
针对操作系统领域的短板与发展趋势，应抓住新兴硬件与平台的发展机遇，特别是针对每年新增数十亿台的智能终端，研制与之相匹配的软件平台，通过开源吸引用户，快速实现产品迭代，占据主流市场。
（1）量子计算。应认真分析考量我国量子计算的研发和产业基础，积极探索量子比特构建的几项主流技术方案，并加大力度研究创新性量子算法，在现有基础上推广量子计算应用，同时针对量子比特构建、量子硬件研发和量子计算应用进行全面的专利布局，争取更多的专利“制高点”和组合空间，避免未来受制于人。
（2）后量子密码。针对可能来临的量子计算时代，加速我国后量子密码研发进程，大力开展密码基础理论研究，通过多方合作尤其是产业界的积极参与推动自主研发的后量子密码标准的国际化进程，谨防商用密码算法标准被某些国家操纵而使其失去加密功能。
（3）神经形态计算。围绕芯片设计与开发、忆阻器、单神经元计算等热点主题投入研发资源，促进计算机科学与脑科学和生命科学的融合研究，争取建立技术优势。
（4）还应当重视的颠覆性技术有超导计算、软件定义一切、VR/AR、边缘计算、区块链、卫星互联网等。