美國在半導體技術領域的領導地位對經(jīng)濟和國家安全至關重要。

為了贏得技術領導地位的競爭，以及半導體賦能的關鍵行業(yè)，例如人工智能、高性能計算、先進通信、量子、能源、國防、醫(yī)療技術和交通運輸，美國必須重新鞏固其作為半導體創(chuàng)新中心的地位。根據(jù)《2021財年國防授權法案》設立并由《芯片與科學法案》資助的聯(lián)邦研究項目，正在努力應對該行業(yè)、其技術以及最重要的創(chuàng)新運作方式的不斷變化的特性。這些投資正開始彌補美國半導體競爭力、韌性和供應鏈安全方面的具體差距。而且，這些投資是在行業(yè)劇烈變革正在重新調整創(chuàng)新格局的關鍵時刻進行的。

關鍵要點

1

為了贏得全球技術領導地位的競爭，美國必須保持其在半導體創(chuàng)新領域的領先地位。

2

CHIPS 研發(fā)項目有潛力實施一項積極、全面且與行業(yè)保持一致的戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略反映了行業(yè)最新的創(chuàng)新軌跡。

3

這些項目在向獲獎者部署資源方面取得了進展，其中多個項目目前正在進行中。這些項目已開始開發(fā)所需的基礎設施，小型場地和大型設施的最終合同已簽訂，目前正在進行合同談判。需要取得更多進展，以制定符合行業(yè)優(yōu)先事項和大批量生產(chǎn)需求的研究議程，并開始實施該議程。

4

隨著這些項目的持續(xù)實施，它們必須維持在適當?shù)乃剑⒈３謱σ孕袠I(yè)為導向的規(guī)劃的承諾。

加大研發(fā)投入，應對日益激烈的創(chuàng)新領導力競爭

近年來，世界各國政府——無論是盟國還是競爭對手——都在為爭奪先進的半導體研發(fā)資源展開激烈競爭，因為他們深知，尖端研究的開展地決定了最尖端企業(yè)的增長地。聯(lián)邦政府通過芯片研發(fā)辦公室（CRDO）資助的半導體研究項目，承諾實施一項雄心勃勃、全面且與行業(yè)協(xié)調一致的戰(zhàn)略，以確保最尖端的半導體技術在美國開發(fā)、在美國制造，并造福美國經(jīng)濟。CRDO項目正在使這些創(chuàng)新資產(chǎn)的獲取更加民主化，而如果沒有公共資金，這些資產(chǎn)將無法獲得。本文回顧的CRDO項目如下：

研發(fā)投資將長期保持美國制造業(yè)領先地位

芯片研發(fā)項目 (CHIPS) 是對美國國內半導體制造產(chǎn)能 5400 億美元投資的重要補充。過去，該行業(yè)的產(chǎn)品周期以兩年為一個周期。然而，隨著行業(yè)向新型創(chuàng)新戰(zhàn)略轉型，產(chǎn)品周期正在加速。美國必須贏得全球半導體創(chuàng)新核心的競爭，才能保持這些國內設施長期處于領先地位。此外，核心研發(fā)與發(fā)展辦公室 (CRDO) 項目的行業(yè)驅動性質旨在支持美國半導體供應鏈的持續(xù)振興，這與政府提升美國創(chuàng)新和制造競爭力的優(yōu)先事項相一致。此外，與旨在投資早期技術的傳統(tǒng)政府資助項目不同，CRDO 項目肩負著獨特的使命，即在短期內激活大規(guī)模生產(chǎn)所需的技術。

半導體研究項目的重要性

隨著這些研究項目的不斷推進，它們有望應對半導體行業(yè)面臨的創(chuàng)新挑戰(zhàn)，并推動整個計算堆棧的進步。

一、摩爾定律及未來發(fā)展趨勢

近年來，半導體創(chuàng)新的全新途徑層出不窮，需要新的合作和技術開發(fā)方法。在過去的幾十年里，計算性能的提升主要通過“微縮”來實現(xiàn)——將芯片上的功能最小化，以便在單個硅片上容納更多晶體管。因此，“摩爾定律”預測，芯片上的晶體管數(shù)量將每兩年翻一番，同時成本也會下降。幾十年來，這種創(chuàng)新模式取得了顯著的成果，摩爾定律的步伐至今仍在繼續(xù)。然而，新的創(chuàng)新前沿為先進邏輯、存儲器和模擬器件的計算性能的飛躍發(fā)展帶來了巨大的希望。這些新方法超越了摩爾定律，并呼吁“全棧”戰(zhàn)略——在軟件、材料、設計、架構和封裝方面進行創(chuàng)新——并要求整個價值鏈的協(xié)作。同時，對于越來越多的應用（例如工業(yè)、醫(yī)療設備、汽車等領域的某些終端用途），性能不再僅僅由晶體管的數(shù)量來衡量；相反，新的解決方案為新的終端市場帶來了新的價值主張，例如超低功耗、高帶寬、在更高電壓下工作的能力、在更高溫度下更高的穩(wěn)定性或更低的延遲。

二、聯(lián)邦投資助力創(chuàng)新

客戶的新需求正在重新定位和拓展半導體行業(yè)的創(chuàng)新方式，而芯片研發(fā)項目 (CHIPS) 旨在提供必要的基礎設施和協(xié)作研究平臺，以確保美國半導體生態(tài)系統(tǒng)在各個創(chuàng)新維度上保持領先于全球競爭對手。

作為聯(lián)邦政府支持的研究項目的補充，這些新項目填補了美國半導體生態(tài)系統(tǒng)的空白，允許激烈的行業(yè)競爭對手在競爭前的協(xié)作空間中共同應對重要的創(chuàng)新需求。

這些項目框架以行業(yè)領袖和技術路線圖為指導，使國家應用關鍵技術項目 (NAPMP)、國家科學技術委員會 (NSTC)、美國智能技術與創(chuàng)新計劃 (SMART USA) 和計量學 (Metrology) 能夠為國家?guī)砭薮蠖焖俚挠绊懀瑫r確保美國在未來的技術競賽中領先于全球競爭對手。這些項目的資金總額約為110億美元，五年分配如下：

為了在全球半導體創(chuàng)新競賽中有效競爭，這些項目必須維持在適當?shù)乃健＞S持適當?shù)馁Y金水平將確保這些項目擁有足夠的資源開展工作，并與行業(yè)合作伙伴建立牢固的聯(lián)系。

三、芯片研發(fā)項目概述

美國商務部管理的四個項目旨在滿足美國半導體行業(yè)不斷發(fā)展的技術發(fā)展需求。這些項目在編制過程中充分考慮了行業(yè)的意見，而持續(xù)的行業(yè)洞察對于確保這些項目始終與行業(yè)合作伙伴保持密切聯(lián)系至關重要。這些項目概述如下，更多詳細信息請參閱本報告的其余部分。

通過先進封裝技術進行創(chuàng)新

先進封裝是一種新型半導體技術，有望加速人工智能和高性能計算（AI 和 HPC）領域最強大芯片的性能提升。它還將促進更快速、更經(jīng)濟地設計和制造可定制系統(tǒng)，以滿足高混合、小批量市場的需求，例如對國家安全至關重要的國防應用。過去，最先進的芯片性能受限于單個二維硅片（即“系統(tǒng)級芯片”，SOC）上能夠實現(xiàn)的功能。

現(xiàn)在，先進封裝技術使芯片系統(tǒng)的各個組件能夠單獨制造，然后再集成到單個封裝中，最終提高整個芯片的總硅含量（從而提高計算能力）。傳統(tǒng)封裝不會直接影響芯片性能，而先進封裝如今已成為提升計算性能的關鍵手段。此外，通過分別制造芯片的不同組件，晶圓廠能夠簡化制造流程，提高工廠產(chǎn)量和良率，并實現(xiàn)更持續(xù)的創(chuàng)新和產(chǎn)品改進，因為系統(tǒng)的所有組件不再需要一起設計和制造，從而提高盈利能力。

雖然最早的先進封裝技術現(xiàn)已投入商業(yè)市場，但其大部分潛力仍未顯現(xiàn)——而這一關鍵領域的全球領導地位也懸而未決。美國目前面臨著封裝供應鏈的嚴重短缺，其組裝、測試和封裝產(chǎn)能僅占全球的4%。鑒于先進封裝在推動計算性能方面的作用即將上升，現(xiàn)在正值美國大力發(fā)展先進封裝，并抓住這個不斷增長的高附加值領域，為美國培育產(chǎn)能的絕佳戰(zhàn)略時機。

美國國會認識到半導體封裝創(chuàng)新的重要性，并設立了國家先進封裝制造計劃 (NAPMP)，旨在“加強國內生態(tài)系統(tǒng)中半導體先進測試、組裝和封裝能力”（15 U.S.C. 4656(d)）。該計劃由美國國家標準與技術研究院 (NIST) 牽頭，重點關注對公眾利益至關重要的封裝應用，即人工智能 (AI) 和高性能計算 (HPC)。NAPMP 正在與其他項目（包括美國國防部高級研究計劃局 (DARPA) 的下一代微電子制造計劃）進行廣泛協(xié)調，以投資半導體和人工智能生態(tài)系統(tǒng)。

NAPMP 的使命是制定一項整體戰(zhàn)略，以解決這些緊迫的挑戰(zhàn)，并促進國內先進封裝產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。NAPMP 戰(zhàn)略圍繞六個已確定的研究領域構建：

1. 材料與基板

2. 設備、工具與工藝

3. 電力輸送與熱管理

4. 光子學與連接器

5. 協(xié)同設計、EDA 及

6. Chiplet 生態(tài)系統(tǒng)

附錄一詳述了六個研發(fā)重點領域及其對半導體創(chuàng)新的重要性。截至2025年6月，NAPMP已敲定3億美元的資金用于其首個研發(fā)資助項目，重點關注材料和基板領域。此外，該項目還簽訂了一份價值11億美元的合同，用于建立其旗艦項目先進封裝試點設施（APPF）。該設施將與位于亞利桑那州的國家技術中心（NSTC）試點設施共址并協(xié)同運營。業(yè)界也在熱切等待關于另外五個研發(fā)項目的資助決定，但最終的資助金額（總額達16億美元）尚未公布。

APPF將投資于集成制造先進封裝工藝流程，以便新技術能夠在商業(yè)化的封裝規(guī)模上得到驗證。在該設施中驗證創(chuàng)新的可行性將大大降低技術開發(fā)過程中的風險，并使其能夠更高效地集成到商業(yè)化的先進封裝運營中。隨著 APPF 計劃的發(fā)展，需要與業(yè)界持續(xù)合作，以確保該設施成功建立強大的美國先進封裝行業(yè)。

創(chuàng)新全半導體技術棧

半導體行業(yè)的創(chuàng)新日益強調協(xié)作，NSTC 旨在為整個美國半導體生態(tài)系統(tǒng)建立長期的研發(fā)資源，使成熟的行業(yè)參與者、初創(chuàng)企業(yè)和學術界能夠在國內取得廣泛成功。幾十年來，計算機硬件創(chuàng)新和計算機軟件創(chuàng)新一直處于相對獨立的循環(huán)中。硬件供應商通過集成更多晶體管來制造更強大的處理器，而軟件供應商則編寫程序來執(zhí)行客戶的計算工作負載。

如今，該行業(yè)嚴重依賴新的“全棧”解決方案，以便更好地定制硬件和軟件，最終交付性能和效率更高的集成系統(tǒng)。事實證明，這種創(chuàng)新策略是有效的，但它需要參與者在整個計算棧和整個價值鏈中加強協(xié)作。其他地區(qū)（例如歐洲、日本、中國臺灣、新加坡、中國大陸等）已大力投資國家半導體研究聯(lián)盟，以促進此類創(chuàng)新，但美國的成功和進步速度將取決于我們能否利用新的環(huán)境、工具和基礎設施在國內擴大協(xié)作創(chuàng)新規(guī)模。

NSTC 成立的宗旨是“開展先進半導體技術的研究和原型設計，并發(fā)展國內半導體勞動力隊伍，以增強國內供應鏈的經(jīng)濟競爭力和安全性”（15 U.S.C. 4656(c)）。國會指示 NSTC 以“公私合作聯(lián)盟”的形式運作，私營部門和聯(lián)邦研究機構均參與其中。為了確保 NSTC 的長期成功并獲得持續(xù)的行業(yè)支持，其運作必須持續(xù)響應行業(yè)技術優(yōu)先事項。

美國商務部指定 Natcast（美國國家半導體技術進步中心）作為專門的非營利組織，負責運營 NSTC，并通過一項長期資助協(xié)議提供 63 億美元資金。NSTC 的三大總體目標是：

? 擴大美國的技術領先地位；

? 減少原型設計和制造的時間和成本；

? 建立并維持半導體勞動力發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)。

作為公私合作項目，NSTC 的工作由美國商務部和由半導體供應鏈各環(huán)節(jié)頂尖技術專家組成的專家技術顧問委員會共同指導。為了提供實現(xiàn)這些目標所需的基礎設施，NSTC 正在建設三個主要設施，下文將簡要介紹。更詳細的描述請參見附錄二。

1. 原型設計和先進封裝試點設施：NSTC 致力于將新型制造和先進封裝技術規(guī)模化，使其具備商業(yè)應用價值，并促進“實驗室到工廠”的轉型。新技術通常始于學術界，并以小規(guī)模和低產(chǎn)量進行演示。一旦概念驗證完成，就必須開展大量的開發(fā)工作，使技術成熟，以便在商業(yè)市場中部署。事實上，如果不將晶圓送入完全集成的制造流程并測量其整體性能，就無法評估一項新技術的價值。原型設計和先進封裝試點設施將為這一能力提供完整、集成的制造流程。該設施將位于亞利桑那州立大學研究園區(qū)。初步計劃于2026年在亞利桑那州立大學啟動，新設施將于2028年底竣工。

2. EUV加速器：極紫外 (EUV) 光刻技術已被證明是制造先進半導體不可或缺的重要工具，EUV光刻技術（以及其繼任者高數(shù)值孔徑 (NA) EUV光刻技術）的持續(xù)發(fā)展對于行業(yè)跟上尖端制造技術的發(fā)展至關重要。同時，相關行業(yè)中支持光刻技術的領域也必須同步推進其技術發(fā)展。國家半導體技術委員會 (NSTC) EUV加速器的任務是讓這一重要工具的使用更加普及，并支持整個行業(yè)共同開發(fā)創(chuàng)新，更快地將新的EUV技術推向市場。該設施預計將于2025年夏季投入使用。

3.設計協(xié)作設施 (DCF：Design Collaboration Facility)：確定晶圓上數(shù)十億個晶體管的布局以執(zhí)行大規(guī)模計算工作是一項極其復雜的任務。半導體價值鏈的設計環(huán)節(jié)包括開發(fā)電子設計自動化 (EDA) 軟件的公司、組裝設計模塊庫以用于芯片設計的 IP 提供商，以及使用 EDA 軟件和 IP 模塊設計完整芯片系統(tǒng)的無晶圓廠公司。DCF 將支持設計研發(fā)，并配備一個全新的“設計使能網(wǎng)關”，通過集中訪問 EDA 軟件和數(shù)據(jù)庫，降低芯片初創(chuàng)企業(yè)的門檻。通過利用國家半導體技術委員會 (NSTC) 及其成員的集體購買力，DCF 將加快研發(fā)進度，并顯著降低與實驗芯片和架構的設計和開發(fā)相關的不斷增長的成本。該設施預計將于2025年夏季投入使用。

與其他旨在支持在《芯片法案》授權到期前到期的定期研究計劃的芯片研發(fā)項目不同，NSTC的使命和活動旨在超越《芯片法案》，并長期獲得私營部門資金的支持。盡管在制定技術議程方面仍有大量工作要做，但NSTC正在啟動長期項目和架構，以在未來數(shù)十年內成為半導體行業(yè)研究聯(lián)盟。

利用數(shù)字孿生技術創(chuàng)新

SMART USA（基于孿生技術的半導體制造高級研究機構）是一家新成立的美國制造業(yè)研究所，旨在推動美國半導體產(chǎn)業(yè)價值鏈中的數(shù)字孿生技術發(fā)展。數(shù)字孿生是物理系統(tǒng)的虛擬表示，并保持實時連接。這種架構使工程師能夠虛擬地（使用真實數(shù)據(jù)流）模擬和優(yōu)化流程，然后將結果直接應用于物理系統(tǒng)，而無需像物理試驗那樣受到資源密集度和時間限制。最終，數(shù)字孿生技術能夠賦能數(shù)字領域的更多創(chuàng)新，利用人工智能降低開發(fā)成本，并加速技術上市，領先于全球競爭對手。

數(shù)字孿生可以在多個層面創(chuàng)建。單個制造步驟可以進行孿生，以快速優(yōu)化晶圓加工條件。在更廣泛的層面上，可以對制造流程中的關鍵“層”（用于圖案化特征的少數(shù)相關步驟）進行孿生，以了解如何協(xié)同優(yōu)化這些步驟，從而形成更好的芯片。整個晶圓廠也可以進行孿生，以優(yōu)化整個工廠的運營。通過在這些不同層面創(chuàng)建數(shù)字孿生，SMART USA 的目標是將美國芯片研發(fā)和制造成本降低 40% 以上，并將開發(fā)周期縮短 35% 以上。

SMART USA 研究所的主要舉措包括：

創(chuàng)建“數(shù)字骨干”——一個用于開發(fā)、測試和部署數(shù)字孿生的國家級平臺。

建立行業(yè)標準，以確保數(shù)字孿生開發(fā)和使用的互操作性、安全性和一致性。

建立一個由晶圓廠、封裝、組裝和測試中心組成的國家級共享設施網(wǎng)絡，以支持應用研究。

推出一個數(shù)字市場，供各組織共享和交流數(shù)字孿生技術、數(shù)據(jù)和最佳實踐。

通過課程開發(fā)和培訓，擴大具備數(shù)字孿生能力的勞動力隊伍，利用數(shù)字孿生技術為超過10萬名半導體工人做好準備。

通過這些舉措，SMART USA 成員將為行業(yè)打造美國首個安全、經(jīng)過驗證且可互操作的數(shù)字孿生庫。這些數(shù)字孿生庫將使人工智能和高性能計算能夠直接在晶圓廠車間集成，并促進制造商、設備供應商和供應商之間的實時協(xié)作，從而打造一個更加敏捷、高效和創(chuàng)新的行業(yè)。

除了 2.85 億美元的聯(lián)邦資金外，SMART USA 還獲得了來自行業(yè)和學術合作伙伴超過 7 億美元的非約束性承諾，五年內總投資超過 10 億美元。SMART USA 將聯(lián)合美國頂尖研究人員和創(chuàng)新機構，共同致力于打造強大、有競爭力且可持續(xù)發(fā)展的國內半導體制造生態(tài)系統(tǒng)。

計量：通過精度、驗證和

數(shù)字資產(chǎn)實現(xiàn)創(chuàng)新

在芯片上圖案化更小特征的能力，以及將多個芯片堆疊在一起實現(xiàn)三維異構集成的能力，有望提升半導體產(chǎn)品的性能。然而，鑒于行業(yè)對絕對精度的要求及其對誤差的極高容忍度，制造商依賴于快速、準確、精確地表征新特征并評估其產(chǎn)品價值的能力。

例如，隨著特征尺寸的減小，我們工具的分辨率也必須降低，同時又不影響測量的保真度。此外，由于我們將多個元件堆疊在一起用于先進封裝應用，制造商必須能夠在將更多元件投入封裝之前驗證結構完整性和埋置界面處的粘附性等指標。

半導體計量是一門測量芯片物理特性和電氣特性的科學。 CHIPS計量項目正在進行一系列高影響力的投資，旨在提升行業(yè)對非破壞性工廠工藝以及實驗室工藝開發(fā)和故障分析進行關鍵測量的能力。

這些投資包括在NIST開發(fā)新工具功能的硬件項目，以及生成參考文獻、數(shù)據(jù)集和軟件庫等數(shù)字資產(chǎn)。為了實現(xiàn)《CHIPS法案》的最終目標，計量項目正在激勵大學、聯(lián)邦實驗室的科學家、初創(chuàng)企業(yè)和企業(yè)，在國內推動世界領先的測量科學發(fā)展。

贏得芯片創(chuàng)新的辦法

隨著半導體行業(yè)創(chuàng)新路徑的演變，美國的研究項目也必須隨之發(fā)展，才能在新的創(chuàng)新格局中引領潮流，并與全球挑戰(zhàn)者競爭。聯(lián)邦研究項目歷來能帶來顯著的投資經(jīng)濟回報，而正在實施的半導體研究項目有望推動創(chuàng)新、提升競爭力，并增強美國的經(jīng)濟和國家安全。

全球各地正在涌現(xiàn)出合作研究聯(lián)盟，以構建加速下一代微電子技術發(fā)展所需的協(xié)同效應。總而言之，芯片研發(fā)項目 (CHIPS) 正在努力為美國半導體行業(yè)打造基礎設施和能力，使其能夠參與全球競爭所需的合作和技術開發(fā)，并確保美國在未來技術領域的領先地位。為了滿足新興的創(chuàng)新范式，聯(lián)邦政府資助的半導體研究項目對于增強美國半導體行業(yè)競爭力的整體戰(zhàn)略仍然至關重要。

隨著這些項目在初步進展的基礎上不斷發(fā)展，它們必須確保：

持續(xù)響應行業(yè)優(yōu)先事項；

建立一系列面向大批量生產(chǎn)的項目；

明確研究議程，以提升美國在整個行業(yè)的競爭力；以及

相互協(xié)調，確保工作協(xié)調一致。

這些項目開局良好，與行業(yè)進一步合作將確保它們兌現(xiàn)推動美國半導體創(chuàng)新的承諾。

附錄一：國家先進封裝制造計劃

(NAPMP) 項目描述

NAPMP 圍繞六大研發(fā)重點和一個集成設施構建。以下概述了各重點領域及其對半導體創(chuàng)新的重要性：

1.材料和基板：

將來自不同晶圓的一組組件集成在一起，使其能夠協(xié)同運行以處理計算工作負載，是一項艱巨的挑戰(zhàn)。理想情況下，這些組件不會作為一組離散元件運行，而是作為一個單一系統(tǒng)運行，組件之間的界限模糊且無關緊要。數(shù)據(jù)和電源必須能夠在不同組件之間快速高效地傳輸。中介層是一種基板，其具有高度的電氣互連、熱管理材料和結構安裝硬件，這些硬件已沉積在基板上（玻璃、硅、有機），以便“芯片集”能夠更快速、更高效地集成。一般而言，連接不同組件的互連越多，組件之間的距離越“近”，這些組件就越能作為一個單一系統(tǒng)運行。

2.設備、工具和工藝：

需要新的工廠工裝來準備基板和中介層、安裝芯片/芯片集、在晶圓廠測量這些工藝以確保質量、封裝這些新系統(tǒng)以及建立電氣連接。

3.供電和熱管理：

在傳統(tǒng)的二維封裝中，熱量通過芯片頂部散熱，但隨著芯片集堆疊在一起，通過芯片集頂部散熱已不再可行。為了防止芯片過熱，需要新的方法將廢熱從封裝中排出。

4.光子學和連接器：

傳統(tǒng)的半導體技術歷來以電子方式在整個系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)。然而，通過金屬線/連接器傳輸電子會產(chǎn)生大量廢熱，這可能會損壞組件。將數(shù)字電子信號轉換為模擬光子信號可以實現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸（甚至可以同時通過單個連接器傳輸多個信號），而不會產(chǎn)生令人頭疼的熱量。這一進步為先進封裝帶來了重大機遇。

5.芯片集生態(tài)系統(tǒng)：

隨著先進封裝技術的發(fā)展，以及業(yè)界越來越擅長將各種芯片集集成到一個封裝中，專用芯片集的開發(fā)將有更多機會在芯片集市場中競爭。這些芯片集將涵蓋廣泛的用例和終端市場。

6.協(xié)同設計和電子設計自動化 (EDA)：

先進封裝技術的出現(xiàn)顯著提升了設計自由度（例如堆疊、異構集成和更大的封裝尺寸）以及新封裝的選擇。EDA 軟件必須隨之發(fā)展，以優(yōu)化這些新封裝的設計。

附錄二：國家半導體技術中心

(NSTC) 設施描述

NSTC 正在建設三個主要設施，以提供推進大規(guī)模商業(yè)化技術試點和原型設計工作所需的基礎設施和能力。以下是每個設施的描述：

1. EUV 加速器

隨著先進邏輯處理器和存儲器技術的特征尺寸不斷減小，業(yè)界開始在其本已冗長的制造流程中增加更多步驟，以便能夠對更小的晶體管進行圖案化（即多重圖案化光刻）。對于半導體制造商而言，這意味著在工廠生產(chǎn)過程中需要儲存更多庫存、添加工裝模塊、增加潔凈室面積以容納這些工具（這已經(jīng)是建造這些工具中最昂貴的建筑面積），以及需要更多技術人員和工程師來操作這些工具。而且，隨著制造流程步驟的增加，出錯的可能性也隨之增加——在一個以精確和不容差錯著稱的行業(yè)中——這會影響產(chǎn)量和盈利能力。 EUV 光刻技術的發(fā)展顯著減少了對多重圖案化的需求，簡化了制造流程，并提高了即使是最小特征尺寸的良率，最終有助于提供更先進的芯片并實現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

為了使行業(yè)能夠跟上摩爾定律的步伐，制造出越來越小的晶體管特征，EUV 光刻技術的持續(xù)進步至關重要。同時，支持光刻技術的相關行業(yè)也必須同步推進其技術發(fā)展。例如，必須開發(fā)能夠提供納米（甚至亞納米）長度尺度分辨率的新型光刻膠。一旦光刻膠開發(fā)完成，工具制造商必須設計出如何在晶圓表面非常均勻且薄地沉積新型光刻膠的技術。最后，計量公司需要弄清楚如何以行業(yè)要求的精度來測量所有這些參數(shù)。NSTC EUV 加速器將發(fā)揮關鍵作用，支持整個行業(yè)共同開發(fā)創(chuàng)新，并將新的 EUV 技術推向市場。

EUV加速器將落戶奧爾巴尼納米技術中心，該中心將成為北美唯一一家擁有高數(shù)值孔徑 (NA) EUV光刻技術的公共研究中心。高數(shù)值孔徑 EUV 光刻技術的標價約為 3.5 億美元，是實現(xiàn)尖端處理器圖案化的關鍵和先進制造工具。NSTC 將通過這項前所未有的工具實現(xiàn)普及，為眾多美國初創(chuàng)企業(yè)提供寶貴的使用渠道，助力其在國內市場建立領導地位。此外，安置和維護這樣的工具成本高昂。將 EUV 加速器落戶該中心，NSTC 找到了一種降低資本支出和加速此類資源利用的重要途徑。負責運營該中心的紐約州創(chuàng)新與技術中心 (NY CREATES) 預計將從 NSTC 獲得 8.25 億美元資金。該設施計劃于 2025 年夏季投入運營。

2. 設計與協(xié)作設施

確定晶圓上數(shù)十億個晶體管的布局以執(zhí)行復雜的計算工作負載是一項極其復雜的任務。半導體價值鏈的設計環(huán)節(jié)包括開發(fā)電子設計自動化 (EDA) 軟件的公司、組裝設計模塊庫以用于芯片設計的 IP 提供商，以及使用 EDA 軟件和 IP 模塊設計完整芯片系統(tǒng)的無晶圓廠公司。此外，該行業(yè)環(huán)節(jié)處于硬件提供商和軟件提供商之間的紐帶，對全棧創(chuàng)新至關重要。

NSTC 設計與協(xié)作設施將支持設計研發(fā)，并配備一個全新的“設計使能網(wǎng)關”，通過集中訪問 EDA 軟件和數(shù)據(jù)庫，降低芯片初創(chuàng)企業(yè)的門檻。通過利用 NSTC 及其成員的集體購買力，DCF 將加快研發(fā)進度，并顯著降低與實驗芯片和架構的設計和開發(fā)相關的不斷增長的成本。該設施還將成為國家半導體技術中心（NSTC）人才卓越中心的核心。該中心將投資2.5億美元，用于培養(yǎng)不同教育水平和學科的半導體人才（包括技術人員、工程師和研究人員），以解決芯片行業(yè)預計出現(xiàn)的人才短缺問題。這座由Natcast運營的設施還將容納NSTC的核心行政職能，該設施位于硅谷中心地帶，預計將于2025年投入運營。

3. 原型設計和先進封裝試點設施

NSTC還將在最先進的研發(fā)環(huán)境中，將新技術擴展到商業(yè)應用，并促進新材料、器件和先進封裝解決方案從實驗室到工廠的轉型。新技術通常始于學術領域，并以相對較小的規(guī)模和較低的產(chǎn)量進行演示。概念驗證完成后，必須進行大量的開發(fā)工作，使技術成熟，然后才能進入市場。例如，在半導體設備中，晶圓的均勻性、批次一致性、生產(chǎn)率以及許多其他問題都必須經(jīng)過優(yōu)化，才能將設備視為“成熟”。同時，新技術為晶圓帶來的價值必須與市場愿意支付的價格相協(xié)調。研發(fā)團隊必須解決科學和經(jīng)濟問題，才能證明新技術的合理性。通常，如果不將晶圓送入完整的集成制造流程并測量其整體性能，就無法正確評估其價值。

原型設計和先進封裝中試設施將提供開發(fā)和擴展技術以實現(xiàn)商業(yè)價值的能力，并將容納完整的集成制造流程，以便對技術進行充分驗證。該設施將位于亞利桑那州立大學研究園區(qū)。亞利桑那州立大學的初步活動將于2026年開始，新設施的建設將于2028年底完工并投入運營。盡管仍有大量工作要做，但NSTC已經(jīng)吸引了近150家成員，其中包括領先的芯片公司和大學，并有望在未來幾年成為美國領先的半導體研究聯(lián)盟之一。

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