加速美國半導體研究：將最好的研究和開發帶到美國國家半導體技術優勢和國家先進封裝製造計劃

2021 年國防授權法案呼籲建立國家
半導體技術中心（NSTC）和國家先進
包裝製造計劃 (NAPMP) 認識到需要 swift
面對崛起，加強美國半導體領導地位的行動
全球競爭。
為了保護美國的半導體領導地位，世界領先的研究和技術不斷推動製造業
發展是關鍵。在這份文件中，行業、大學、財團、國家實驗室、
和非營利組織提供了一個技術網絡的願景，具有樞紐和地理分佈的中心
卓越，作為 NSTC 和 NAPMP 的主要技術驅動力，支持研究、開發、
NSTC 和 NAPMP 的原型設計和製造轉移目標，並確保它們得到滿足。
為實現這一目標，技術網絡必須實現以下目標：
■ 提供一流的研究、開發和原型設計創新生態系統
資源、科學家、設施和合作夥伴，他們可以快速有效地展示和
將突破性技術轉移到製造業，以確保強大的國內芯片供應鏈
未來。
■ 創建並執行雄心勃勃但實用的技術議程，重點是從
創新商業化。
■ 包括在從“實驗室到工廠”進行發現方面經驗豐富的團隊。
■ 擴展現有的大型試點和原型集成中心，以利用先前的投資和打擊
第一天的地面運行。
■ 升級重點大學的基礎設施和項目，縮短技術轉移時間，
促進勞動力投資。
■ 通過訪問網絡提供的原型設施，為初創企業提供便利。
網絡必須為實現明確和可衡量的目標負責。在實現其目標的過程中，它
將加速美國半導體產業。
 

加速美國半導體研究的全國性合作夥伴關係，
開發、原型設計和轉移到製造將推動
美國的增長，對於維護美國的全球競爭力至關重要
和安全。
半導體是現代生活支柱的一部分。持續的短缺正在擾亂供應鏈，
影響消費者和企業，並威脅國家安全。它暴露了缺乏持續的
國內對半導體行業的投資，並強調美國需要再投資於
保證芯片穩定供應，芯片研發處於世界領先地位。
2021 年國防授權法案 (NDAA) 呼籲創建國家半導體技術
中心 (NSTC) 和國家先進封裝製造計劃 (NAPMP) 建立了一條途徑
對於這項緊急投資。它將以獨特的方式加速美國向安全半導體的轉型
強國。儘管關於這項投資可能對製造業產生的影響已經談了很多，
美國的半導體產業需要不斷更新世界領先的研究和
發展，正如該法案所承認的那樣。研發是這一願景的重點。
NSTC 被設想為一個公私合作夥伴關係，以進行研究、開發和原型設計
先進的半導體，支持初創企業和小型企業，並提供勞動力培訓計劃。它
可以作為集結半導體專業知識和資源以實現芯片突破的樞紐
創新和生產。
NAPMP 旨在專注於將芯片嵌入和組合成密集配置，
多種功能帶來的好處包括降低成本、增加功能和改善能源
效率。封裝是推動下一代微電子的創新引擎，並且
芯片封裝協同優化創造了額外的價值和技術差異化。包裝要求
許多與製造芯片相同的工具、材料、基礎設施和人才。 NAPMP 共址
NSTC 技術活動將加速整個技術堆棧的創新。
為了使 NSTC 和 NAPMP 迎接挑戰，他們必須擁有一個核心技術團隊來領導和
執行研發任務。我們設想一個技術網絡，包括領先的
公司、大學、財團和國家實驗室。該網絡可以提供獨特的創新
NSTC 和 NAPMP 的生態系統已經“原型就緒”，擁有一流的資源、科學家、
能夠快速高效地工作以確保強大的國內芯片供應鏈的設施和合作夥伴
未來。

NSTC 和 NAPMP 的成功要求加快
先進半導體的開發和轉移製造
技術。這就需要一個以行業為主導的技術網絡緊密相連
與政府和學術界的合作。它需要在全國范圍內
從集線器精心策劃的足跡。這些樞紐，通過它們
技術網絡的活動將得到協調，不應
服務於一小部分參與者的利益，但應該滿足
以下標準：
■ 成熟的芯片創新成果
這一挑戰需要領導者
半導體芯片創新
協調研發的生態系統
回复。它需要一個複雜的
已經投入使用的基礎設施
並得到合作夥伴公司的支持，
學術機構和高技能
勞動力。它應該有歷史
利用其生態系統生產
領先的半導體創新。
■ 廣泛的合作夥伴關係
成功將源於與
大學和學術機構
跨越州界，有時跨越
國界（志同道合
國家）。這種結構加強了
半導體研發管線，培育
多才多藝的半導體
勞動力，並將技術轉化為
有形企業和消費者
解決方案。
■ 最先進的設施
集線器應該是先進的，
美國的公有研發設施
全球領導者合作的地方
目前與工程師和科學家在
技術突破。
■ 轉移到製造的專業知識
集線器應該有一個經過驗證的芯片
創新生態系統並置於
配備先進工具的設施和
支持，能夠持續移動
新的芯片設計到生產，確保
先進半導體合作
研發，並滿足全方位的
美國經濟和國家安全
需要。訪問集線器和網絡
應該提供給一個國家集
合作公司、大學、
勞動力合作夥伴和初創公司創建
真正的國家創新能力和
廣泛的技術路線圖來推動
全方面的創新
半導體供應鏈。

解決研發競爭力的關鍵問題
問題陳述
美國在半導體研究和
發展受到全球競爭的威脅
並且需要速度和專業知識來滿足
挑戰。
避免延誤的關鍵需求
美國面臨著日益激烈的競爭
半導體行業。 1990 年，美國
生產了全球 37% 的半導體，
與今天的 12% 相比。
1 全球一體化
曾經服務於工業的供應鏈現在面臨
地緣政治緊張局勢引發的重大破壞
和大流行。
1 這些影響
中斷範圍很廣——美國人正在努力
購買由半導體運行的設備並確保
目前的全球競爭力水平。
方法的改變是必不可少的。而美國
私人投資半導體研發
佔 GDP 的百分比增長了近 10 倍
過去 40 年，聯邦投資一直持平，
給美國的持續創新帶來風險。
相比之下，中國在過去 20 年
縮小與美國在研發支出方面的差距。
1
《中國製造2025計劃》設定了要實現的目標
到 2025 年，半導體自給率達到 70%。
歐盟
2
， 日本
3
，印度也在製作
投資數百億美元
半導體戰略。例如，在
12 月 印度宣布了一項 100 億美元的計劃
吸引半導體和顯示器製造商
作為其努力成為全球
電子產品生產中心
4
.
持續的芯片短缺暴露了缺乏
美國對半導體的充足投資
行業和對新方法的需求。這
現在是美國採取行動的時候了，但
促進劑——現有的生態系統和設施。
美國不能浪費寶貴的時間和
資源。

提供世界領先的半導體技術
價值主張
通過確保 NSTC 和 NAPMP 實現其目標，可以確保美國半導體的領導地位。
必須由一個技術網絡啟用，該網絡覆蓋全國，由樞紐精心策劃。

技術網-結構
NSTC/NAPMP 技術網絡應包括廣泛的利益相關者參與
通過中心和“卓越中心”進行半導體研究、開發和製造。
利益相關者可能包括：
■ 研究人員（大學、政府（包括國家實驗室）和工業界）在
開發新技術，以確保“實驗室到工廠”的轉移。
■ 供應商（材料和半導體設計、製造和測試設備的生產商或
軟件）將新技術集成到他們的商業產品中。
■ 用戶（IP 開發商、無晶圓廠公司和系統開發商）協作評估新的
技術工具、功能和架構，並推動技術向產品方向發展
他們可以採用他們的產品。
■ 製造商（製造半導體芯片和相關技術的公司）
將新技術擴展到商業生產。
該網絡可以通過利益相關者所在的樞紐提供託管的基礎設施和治理
溝通和協作以定義和推動共同的技術議程。繪製管道
研究創新，美國的製造能力可以通過不斷加強
來自其產品在該生態系統中進行原型製作和製造的公司的反饋。

技術網絡原則
● 產、學、政聯盟（包括國家實驗室）
● 從美國最好的半導體設施和專業知識開始，確保能夠擴大從實驗室到晶圓廠的能力
● 成員和美國政府參與的穩健治理模式
● 協調 NSTC 成員的技術議程和路線圖（包括相鄰空間，例如光子學）
● 與美國政府相關項目的協調
● 方便大學和小型企業輕鬆訪問 NSTC 功能
● 選擇志同道合國家的國際參與
● 用於半導體生態系統原型設計和試驗的可訪問 IP
● 遍布美國的核心中心，擁有最好的物理和人力資源
● 整個半導體生態系統的強大教育和勞動力發展
● 促進技術的成熟和後續向企業研發實驗室的轉化
和製造

NSTC/NAPMP 技術網絡應包括廣泛的利益相關者參與
通過中心和“卓越中心”進行半導體研究、開發和製造。
利益相關者可能包括：
■ 研究人員（大學、政府（包括國家實驗室）和工業界）在
開發新技術，以確保“實驗室到工廠”的轉移。
■ 供應商（材料和半導體設計、製造和測試設備的生產商或
軟件）將新技術集成到他們的商業產品中。
■ 用戶（IP 開發商、無晶圓廠公司和系統開發商）協作評估新的
技術工具、功能和架構，並推動技術向產品方向發展
他們可以採用他們的產品。
■ 製造商（製造半導體芯片和相關技術的公司）
將新技術擴展到商業生產。
該網絡可以通過利益相關者所在的樞紐提供託管的基礎設施和治理
溝通和協作以定義和推動共同的技術議程。繪製管道
研究創新，美國的製造能力可以通過不斷加強
來自其產品在該生態系統中進行原型製作和製造的公司的反饋

學術界的作用

技術網絡的一個組成部分必須是具有雙重使命的學術組成部分

教育和將研發技術管道推進到 NSTC 和 NAPMP 議程中。這是

有必要加強“實驗室到工廠”的途徑，這將加速可行技術的轉變

5-10 年的 300 毫米開發和大批量製造——推動美國的創新

芯片製造和封裝的差異化。與學術界的合作應旨在

從全國范圍最廣泛的機構獲取人才，包括歷史悠久的黑人大學

和大學 (HBCU)、其他少數民族服務機構 (MSI)、4 年制學院、社區學院和

綜合高中到大學課程（例如 P-TECH）。

8 對勞動力進行最新進展的教育

設計、新材料、設備和包裝，並迅速使這種培訓現代化，以保持領先

該行業中不斷變化的工作性質對於持續的長期成功至關重要。學生和

教授，與大學實驗室、國家實驗室和 NSTC/NAPMP 設施的行業專業人士合作

將有機會製作原型並將新技術應用到商業產品中，包括通過

過渡到商業勞動力和/或尋求啟動投資基金。學術界的作用

技術網絡包括：

教育和勞動力發展

■ 創建一個全國性的大學、行業和政府計劃，以開發和快速採用教育內容

■ 投資並支持維護教育和培訓設施，這些設施可供廣泛的人群使用

機構

■ 為課堂和在職教育和培訓創建全國性的獎學金和實習計劃

研究

■ 建立研究計劃以推進 NSTC 和 NAPMP 議程，促進廣泛的研究，從

工業和國家安全導向項目的基礎，從單一研究者到多學科和

多機構項目

技術翻譯、創業公司和知識產權

■ 制定計劃以促進技術在適當的大學環境中成熟，並

隨後翻譯到外部製造商和企業研發實驗室

■ 創建計劃以支持微電子初創公司的產生和培育

■ 建立轉化研究員計劃，以支持研究生和博士後尋求啟動

初創公司

基礎設施

■ 投資於更新大學研究設施的設計、製造和計量能力，並使

NSTC 設施可供大學研究人員使用。

■ 確保廣泛使用先進的技術加工設備進行在職培訓

區域網絡
■ 培育區域網絡以利用當地資源和雇主來創建研究項目、教育
計劃、啟動支持、外展和實習計劃。

市場
市場將通過提供對 NTSC 設計和原型設計能力的訪問來促進使用
製造設施、設計工具和 IP、雲計算基礎設施以及頂級設計和代工
技術專家協助用戶開發原型。它是一個概念結構，用於允許
通過基於 Web 的用戶界面進行協作設計和訪問控制的 IP 和工具。這是一個
一站式商店，用戶可以獲得或交換 IP、工具、流程、MPW 和人力等價值，
並維護所有交易的歷史記錄。建立在基於雲的安全設計平台上，它將包括
一流的設計、工具和技術，根據質量、兼容性和
安全。市場將支持計劃補貼和客戶直接支付的商業模式，因為
訪問產品的方法。初創企業可以獲得直接收入或補貼支持
學術界。培訓、實習和其他教育支持將成為市場的一部分。通過
這種結構，可以激勵公司參與更廣泛的 NSTC，價值不會被捕獲
由單個實體。這種參與方法還可以為 NSTC 提供可持續性模型，因為
政府支持逐漸減少。
集線器
作為公認的半導體芯片創新生態系統的世界領導者，紐約可以成為
網絡，並應作為 NSTC 和 NAPMP 技術網絡的主要樞紐。
作為參議員查克舒默

聲明和紐約州州長凱西·霍赫爾

最近寫道，為了成功，
NSTC 需要像紐約那樣成熟的芯片創新生態系統，
已經投入運營並得到合作夥伴公司、學術機構和
高技能的勞動力。奧爾巴尼納米技術公司是紐約半導體生態系統的一部分，是
幾十年來數十億美元的公共和私人投資的產物，擁有超過 2,700 個
行業專家、工作人員、學生和教職員工利用綜合體產生領先優勢
全球首個 2 納米節點芯片技術和 VTFET 設計等半導體創新
演示原型。它準備成為技術網絡的主要樞紐。

案例研究：垂直傳輸場效應晶體管 (VTFET) 設計演示原型
由奧爾巴尼納米技術中心、IBM 和三星電子的研究人員聯合團隊開發
聯合宣布了一項突破傳統半導體設計的突破，旨在減少
與按比例縮放的 finFET 晶體管相比，芯片的能耗降低了 85% 或兩倍。新型 VTFET
設計原型成功地實現了垂直構建在芯片表面上的晶體管。因為
迄今為止，晶體管都是水平建造的，平放在半導體表面上，這使得
芯片上存在更多數量的晶體管，並消除了密度和能效限制。這
VTFET 工藝解決了許多性能障礙和限制，將摩爾定律擴展為芯片
設計師試圖將更多的晶體管封裝到一個固定的空間中。也會影響接觸點
晶體管，允許更大的電流流過更少的能量浪費。
 

 

像這樣的成功並非來自為狹隘的利益服務。相反，它們是夥伴關係的結果
跨越國界並與包括紐約州立大學在內的大學和學術機構，
倫斯勒理工學院和麻省理工學院。這些夥伴關係
加強半導體研發管道，培養多元化和優秀的半導體勞動力，以及
將技術轉化為有形的商業和消費者解決方案。
幾十年來，紐約一直在準備迎接這一時刻。由 150 億美元的公共和私營部門資助
二十多年的投資，奧爾巴尼納米技術是最先進的公有 300 毫米
北美半導體研發機構。全球行業領導者每天與國家合作
工程師和科學家在這個位置的技術突破。

案例研究：網絡化實驗室到工廠協作的可擴展模型
2019 年，應用材料公司在上海開設了材料工程技術加速器 (META) 中心。
奧爾巴尼納米技術綜合體，旨在加快新材料、工藝設備技術的原型設計
和設備。應用材料公司和 NY CREATES 之間的公私合作夥伴關係上線
20,000 平方英尺的潔淨室，為客戶和合作夥伴提供最先進的工藝系統
縮短從實驗室到工廠的時間。公私合作夥伴關係還建立了共同投資倡議
與紐約州的經濟發展組織 Empire State Development (ESD) 合作，提供
初創公司和早期公司有機會從 META 中心的能力中受益，以及
與整個 SUNY 系統的聯合研究計劃。
META 是應用材料公司全國研發環境中的關鍵節點，提供 EUV 光刻、
完善的基線工藝流程和一整套應用材料公司的先進工藝系統
穩健的試點製造環境。公司利用這些投資和能力在 New
約克將在其位於亞利桑那州矽谷的其他主要研發設施網絡中推動互補研究，
馬薩諸塞州、蒙大拿州和德克薩斯州，以及與客戶、初創公司和大學的聯合工作
全國。其中包括 Logic CMOS 中的前沿創新，以實現超過 3nm 的縮放和
先進的 3D DRAM 內存，以及用於邊緣計算的下一代神經形態設備，部分在
支持 DARPA 的電子復興計劃。總之，這些元素展示了一個可擴展的
跨全國網絡的實驗室到工廠協作模型，以及行業創新的新劇本
和協作，從材料到系統。
為了使 NSTC 快速生效，技術網絡中心必須依靠經過驗證的芯片創新
生態系統並被放置在能夠不斷將新芯片設計投入生產的環境中，
確保在先進半導體研發方面的合作，並滿足美國經濟和
國家安全需要。由 NY CREATES 運營的 Albany Nanotech 就是這樣一個生態系統。它培養了
與紐約州的公私合作夥伴關係以及設備、材料和製造
公司實現塑造下一代半導體的技術突破
創新。

通過持續投資和協作研發生態系統方法，Albany Nanotech 的科學家
突破半導體技術的界限。例如，Albany Nanotech 在
極紫外光刻 (EUV) 等尖端技術，這是關鍵的圖案化技術
支持亞 7nm 半導體芯片，並且是美國唯一進行合作研究的設施
在 EUV 上。奧爾巴尼納米技術生態系統一直是半導體芯片創新的中心，
包括納米片等新型器件架構的首次演示。
13
這些進步將對企業、消費者和國家安全產生直接影響。例如，
Albany Nanotech 於 2021 年製造的最新 2 納米節點芯片預計可實現 45% 的性能
使用相同的功率比今天的 7nm 芯片有所改進。或者，它預計將提供
在相同性能水平下可節省 75% 的電量。這可以轉化為更長的手機電池壽命和
顯著減少數據中心的碳足跡。

此外，在過去的五年中，Albany Nanotech 在建立國家實驗室方面取得了重大進展。
藝術 14nm 磁性隨機存取存儲器 (MRAM) 技術
15 和 14nm 模擬內存計算
人工智能應用技術
 並進行投資以啟用世界級的微凸塊設施。這部作品
在先進的矽橋等新型異構集成技術方面取得了重大進展，
超高密度襯底創新和支持矽通孔 (TSV) 的 3-D 集成技術。這個
已經導致奧爾巴尼納米技術公司處於領先地位，引領國家研究的道路
異構集成和“超越摩爾”技術。
NY CREATES 還受益於廣泛的學術合作夥伴關係，這些合作夥伴關係轉化為訪問一些
世界上最好的研究中心和專家。這些與學術界廣泛而獨特的伙伴關係
機構——不僅在紐約，而且在全國范圍內——對於擴大研究和
開發管道並促進多元化和有才華的半導體勞動力。至關重要的是，通過
利用這個經過驗證的生態系統，NSTC 的中心可以在第一天投入運營，並且完全
在幾個月內投入使用。

關於紐約創造
紐約州的一家非營利實體，在奧爾巴尼擁有世界領先的最先進的原型製作設施
Nanotech，紐約研究、經濟發展、技術、工程和科學中心
(NY CREATES) 擁有端到端的先進製造能力以及靈活的基礎設施，可以
支持創新原型。它支持多個先進的 300mm 微電子研究晶圓廠，
為頂級半導體設備製造商和芯片研究人員提供研究中心，此外
新的基於 300 毫米的測試、組裝和包裝設施。 NY CREATES 的前身可以追溯到 1993 年和
它的歷史充滿了成功的技術合作、創新、原型和開發
客戶計劃。從這個歷史的角度來看，很明顯的是一種持續投資的模式
紐約州、美國政府和非常強大的工業夥伴關係。州、聯邦和工業
合作夥伴已投資超過 $15B 來站起來並不斷更新世界上最先進的
半導體研究中心。

加強生態系統
技術網絡可以負責擴大半導體研發
美國的生態系統通過在紐約建立一個主要樞紐，它可以在肥沃的土地上迅速擴張。
除了紐約州立大學 (SUNY) 和已經參與
奧爾巴尼納米技術綜合體、紐約地區和美國東北部是其他幾個
參與或可以參與該中心的組織。其中包括布魯克海文國家實驗室、麻省理工學院、康奈爾大學、
羅徹斯特理工學院、倫斯勒理工學院 (RPI)、美國空軍研究實驗室
紐約州羅馬和 IBM 在加拿大的 Bromont 先進封裝設施，所有這些都帶來了
對任務至關重要。
創造勞動力影響
半導體生態系統由美國工人多樣化且不斷發展的才能驅動。
NSTC 和 NAPMP 應該成為在美國范圍內提供包容性、高薪工作的力量，並持續
努力使其員工隊伍多樣化，利用對退伍軍人和代表性不足的專業人士的支持，以及
學生，包括女性和有色人種。技術網絡可以通過以下方式支持這項任務
與 K-12 學校、大學、社區學院、職業學校和行業合作建立
使他們準備好加入半導體勞動力的技能，從而為下一個
幾代半導體技術。我們認識到解決半導體勞動力短缺問題
需要協調的跨機構和跨行業的努力，而網絡無法單獨做到這一點。這
以下活動將支持半導體行業的勞動力發展：
■ 建立學徒計劃並與政府合作減少使用障礙
聯邦合同學徒。在學術界（包括社區）之間建立更緊密的聯繫
學院和職業學校），行業和政府建立學徒培訓
為學生加入勞動力市場做好準備的模型。需要這種夥伴關係來發展
以行業為主導的學徒制，具有足夠的靈活性以適應快速變化的先進技術
由半導體行業驅動的技術。學徒和在職培訓將
主動解決技能差距並提高學生在更高水平上做出貢獻的能力
從一開始就提高生產力。在短期內，這些計劃將降低進入門檻
未受過半導體行業培訓的工人，並提供動手演示
可以為下一代計算做出重要貢獻。

■ 建立半導體合作網絡。專注於與學術界的伙伴關係（K-12，社區
大專、職業學校、少數民族服務機構、大學）和行業
美國將創造更多與高級相關的 STEM 教育機會
未來 5-10 年的半導體技術，包括擴展和教育交流
和基於技能的證書，為學習者提供可信的基於技能的信息並保持一致
他們的技能來滿足需求的工作。這種夥伴關係的一個例子是半導體
研究公司 (SRC)，一個包括工業界和國防部在內的財團，旨在
與半導體行業關鍵領域的基礎研究合作並提供資金。這使
大學的研究議程由行業提供信息，以便教學可以針對
真正的行業問題。除了重要的技術進步外，該計劃還幫助
培養下一代半導體創新者。這些類型的伙伴關係需要
在全國范圍內擴大和倍增，以解決勞動力差距，具體包括
少數民族服務機構。
■ 創造更多機會，重點關注代表性不足的社區。半導體
美國的工業面臨著吸引和招聘具有必要條件的年輕工人的挑戰
技能。已經建立的計劃，例如 P-TECH、學徒計劃和
IBM 的 New Collar 計劃建立的其他項目需要更廣泛地擴展到
半導體行業。對招聘和留用的特別關注將需要一個全國性的
在美國提供高質量教育的努力。這個技術網絡可以引領
勞動力計劃，以幫助培訓 STEM 領域的新工人，如《國家科學》中所述
董事會的 2030 年願景報告將有助於保持我們的全球競爭力。
20
技術議程
技術網絡的技術議程將由指導委員會成員商定，
在合作夥伴的持續投入和協作下。網絡足跡可以圍繞集線器進行組織
和地理分佈的卓越中心。補充奧爾巴尼中心的技術重點
邏輯擴展、異構集成和設計自動化，這些中心應該包括一個重點
在高級存儲器上，一個用於無晶圓設計，另一個用於模擬/混合信號技術。中心
卓越的將在美國，但極少數例外。美國以外的中心可以考慮
提升一定的技術能力。例如，高數值孔徑 (high-NA) EUV 光刻
應包括設在比利時的歐洲中心，ASML 是該中心的全球唯一供應商
差異化技術。

技術網絡的技術議程可以圍繞以下 4 個軸進行闡述：
■ 專注於下一代納米片邏輯技術和互連的製造研究
3nm 及以下節點的縮放，包括高級內存縮放、模擬/混合信號
現有技術的技術和定制增強。這項工作將基於
國內、開放和競爭前的基礎設施。它包括高級表徵，
儀器儀表，以及測試矽器件和用於製造面罩的材料，
互連，以及在此類高級節點上的小芯片封裝。此次成功的結果
研究可以轉移到國內的代工廠和包裝設施進行批量使用
製造業。這項工作還可以包括對工具的虛擬化和自動化的研究
用於高級製造和封裝的維護，包括 AI/ML 和數字雙胞胎，以及
開髮用於安全和供應的製造數據測量和分析方法
鍊式驗證。
■ 下一代異構開放式小芯片生態系統和 3D 集成的封裝研究，
鍵合和組裝，以及光學和 6G 毫米波集成 (THz)。小芯片封裝允許
技術——包括成熟的矽和非矽技術——將在
增強功能的包級別。這項工作還包括開發先進的
封裝基板、鍵合和組裝材料以及實現高密度的技術
小芯片之間的互連性，高模塊外連接性，例如光學互連，以及
建立小芯片的開放標準。
■ 設計研究，包括芯片/封裝協同優化和電子設計開發
下一代邏輯、互連和封裝所需的自動化 (EDA) 工具，包括
用於提高設計生產力和質量的 AI/ML 方法，以及基於物理的設計和
仿真允許在昂貴且耗時的矽之前探索技術選項
正在運行。該領域的工作可以允許開發新穎的、可重複使用的 IP 以加速採用
新的半導體技術。安全的混合多雲協同設計環境
可以使用同類最佳的 EDA 工具和測試平台對 EDA 工具和流程進行雲現代化
假如。

■ 演示和原型設計，以驗證所有行業消費的新方法
通過提供多項目，在先進的研究工廠和製造基地提供上述技術
晶圓 (MPW) 通過 NSTC 和 NAPMP 網絡運行和早期用戶硬件，包括
與商業製造商合作。例如，一個集線器應該有一套完整的
領先的、行業相關的 300mm 加工、測試和故障分析工具，能夠
先進的節點 CMOS 開發，24/7 試運行，建立在現有的基礎上
基礎設施。演示和原型設計能力包括工程短循環
專業技術和知識產權。差異化互連技術，包括先進的嵌入式
基於商業晶體管技術的人工智能和其他新數據工作負載的內存
美國的代工廠也可以啟用。
為清楚起見，我們將技術演示者定義為新技術的概念驗證，證明其
可行性並說明產品中可想像的應用——競爭前的原型。 “原型”是
產品的早期樣本，用於評估新設計和改進規範（例如微架構）
對於未來的產品。技術議程和研究項目將由委員會定期更新
技術帶頭人。

卓越中心
幾個卓越中心應專注於跨越研究領域的關鍵戰略技術。
這些活動將由各自領域的領先公司和大學與
技術網絡中心。
卓越記憶中心。內存是數據經濟的基礎，並且普遍存在於高級
人工智能、5G 和自主系統等技術。記憶的進步為更廣泛的領域設定了步伐
半導體生態系統。內存和存儲行業的收入增長速度快於更廣泛的行業
半導體行業，從 2000 年代半導體行業收入的約 10% 增加到約 30%
今天，用於內存的相對芯片面積已增長到總面積的 80%。半導體
當今的內存行業建立在 DRAM 和 NAND 閃存這兩項核心技術之上，這兩項技術都是
對美國的信息技術供應鏈以及美國國家和經濟的日益重要
安全性。鑑於 DRAM 和 NAND 閃存在所有領域中的重要作用，需求的急劇增長將繼續
計算。未來十年，美國內存產業在規模化方面面臨巨大的技術挑戰
這些技術。一個基於美國的協作框架和共享基礎設施，專注於先進的
開發，並支持足夠完整的內存原型車，將有助於解決
這些挑戰。 3D 縮放是內存技術進步的下一個階段，並且以內存為中心
計算是以低能耗和高性能執行高級計算的邏輯路徑。繼續
然而，進步需要對整個“計算堆棧”或層次結構進行完全重新構想，並且
在整個堆棧中重新架構。
一個或多個位於美國的卓越記憶中心可以通過合作應對挑戰
框架和共享基礎設施來支持這種轉型和技術創新。中心
應在最先進的 300 毫米潔淨製造空間內配備工藝和計量工具
與現有設施相鄰，以最大限度地提高效率和協同作用。工作應包括：與
用於擴展 DRAM 和 NAND 的尖端存儲器特定工藝技術的工具供應商
技術；用於復雜 3D 結構（包括 TCAD）的下一代 3D 內存技術和工具
材料/結構建模和計量；解決獨立包裝的獨特挑戰
內存，區別於邏輯和異構封裝；異構集成（功能
和/或物理）； X 點陣列技術與先進的 CMOS 集成，用於新的存儲單元技術
驗證;開發基於廣泛系統架構的方法和原型，以集成新的
DRAM 和 NAND 之外的內存概念；開發消除昂貴的數據移動​​的設計，
包括計算內存、利用模擬或類比設備以及新穎的架構
用於內存池和分解。
記憶中心將被配置為促進行業之間擴大互動機會
和大學研究人員，並為先進的設施提供最先進的工具和指導
勞動力發展的環境。它的設計應確保易於訪問以促進快速坡道
從實驗室到晶圓廠，並為初創企業和小公司展示新概念
技術領先。這些創新將推動現代計算系統的未來
為我們國家的大部分經濟繁榮奠定了基礎。

模擬/混合信號設計卓越中心。該中心將推動接口技術
通過感知、轉換和處理信號和能量來實現更高效、更高效的現實世界
智能世界。該技術跨越多個不同的細分市場，每個細分市場都可以證明單獨的
跨分佈式結構的集中中心。具體技術領域包括：電源管理、
高壓電源、毫米波/太赫茲射頻、數據採集、高速通信和智能傳感
正如 SRC 十年計劃中所強調的那樣。
21 每個重點中心將涵蓋從材料和
器件到電路和系統設計、異構集成、測試、質量、設計工具和建模。
中心將專注於模擬組件的高級原型設計，並將通過橋接工具獲得能力
將成熟的概念作為更廣泛系統環境中的集成元素引入 NSTC 樞紐。鑰匙
應用包括但不限於：自動駕駛汽車、通信基礎設施、智慧城市、
綠色能源和醫療保健，都是通過模擬/混合信號技術實現的。
國際卓越中心（imec 高 NA EUV 和≥N+4、N+3 技術）。與 ASML 一起在
聯合高 NA EUV 實驗室，imec（比利時總部）正在專注於必要的基礎設施準備
用於高數值孔徑掃描儀的開發。這包括專用的 EUV 計量、抗蝕劑顯影、掩模
製備、蝕刻工藝和整體材料開發。為此，imec 與
眾多材料和設備供應商為建立完整的高NA貢獻力量
生態系統。此外，imec 與美國最重要的工業和學術機構建立了持續的戰略合作夥伴關係
利益相關者，專注於提前 3 到 4 代（7 到 10 年）篩選技術選項
製造包括先進的 CMOS、先進的內存、先進的 3D 和異構集成，
以及先進的模擬和衍生技術。 Imec 的 Lab-to-Fab 運營提供快節奏
示範能力，並已成為許多公司的寶貴資源，特別是包括
雄心勃勃的深度科技初創企業。 NSTC 內部的強大合作夥伴關係將有助於提升 NSTC 的能力和
加速技術網絡、其他卓越中心和
奧爾巴尼中心，補充了美國的創新生態系統。利用運營、戰略和
過去三年建立的 imec 久經考驗的世界領先創新生態系統的合作夥伴關係結構，
將為 NSTC 提供即時和長期的利益。
一些主要的國家和國際能力 - 關鍵合作夥伴。一些人的能力
本文檔的貢獻者如下所示。這些機構和許多其他機構將提供專業知識
技術網絡可以用於 NSTC 和 NAPMP 任務。