Что придет на смену кремниевой электронике?

Ну, непосредственно кремний можно и заменить, например, на арсенид галлия - он имеет ряд преимуществ, одно из основных - возможность работы на более высоких частотах. Но он дороже и массовые технологии не разработаны так хорошо, как для кремния. Возможно использование и других перспективных полупроводников. Или, банально, германия - только незачем.

Наверно вы имели ввиду замену полупроводникам вообще?

И я бы расширил вопрос о перспективах развития "вычислительных систем" (будем называть их так) или систем искусственного интеллекта на несколько принципиальных направлений:

• замена полупроводниковых технологий
• замена двоичной логики
• замена линейного программирования

Думаю, скачок тут может произойти, когда нейробиологи наконец то смогут расшифровать принципы работы мозга и формирования сознания. Сейчас уровень этого понимания около нуля.

Тогда может и появятся новые технологии, которые впрочем появляются и сейчас. И как раз от обратного:

• новые принципы программирования - нелинейные или ещё сложнее. Сейчас это нейросети и нелинейное программирование - кое-как развивается, но прорыва нет. Ну, можно вспомнить развитие параллельного многозадачного программирования, но это скорее для других задач.
• отход от моделирования всего и вся в рамках двоичной (булевой) логики. Тут тоже давно уже ведутся изыскания - нечёткая логика, любимые автором вопроса квантовые компьютеры и т.п. Да и аналоговые компьютеры тоже пытались разрабатывать. Но ни в одной из этих областей никакого прогресса для широкого применения пока нет.
• и после этого может быть понадобится другая физическая база. А может справятся полупроводники.

Из новых технологий можно посмотреть на мемисторы на основе диоксида титана - может развитие технологии и даст толчок нейропроцессорам, нейрокомпьютерам, нейросетям.

Но пока, по моему скромному мнению, всё упирается в расшифровку работы мозга и формирования сознания. После этого прорыва, вероятно, появятся принципиально новые алгоритмы программирования (или какие то эвристические модели самопрограммирования устройств нового поколения), возможно, новая математическая база, как нечёткая логика и квантовые вычисления, а под них и какая то физическая основа - мемисторы. Не исключено, что на органике, чему может, в том числе, бионика помочь.

Но для текущих задач у кремниевой КМОП технологии и двоичной логики конкурентов нет - уж больно она глубоко изучена и разработана, технологии фантастические! Но уже в этом году - на гране физических пределов.

Вопрос стоимости технологии тоже очень важен, а исследования новых прорывных технологий - это уже не лампочку Эдиссона и даже не полупроводниковый транзистор изобрести - это безумно дорого!