美国发布国家半导体技术中心愿景和战略

2023年4月25日，美国国家标准与技术研究院（NIST）发布《美国国家半导体技术中心愿景和战略》报告。报告阐述了美国国家半导体技术中心（NSTC）将如何加快美国开发未来芯片和技术的能力，以保障美国的全球创新领先地位。

愿景和战略报告描述了该中心的使命目标、关键计划、治理结构以及其他特点。报告称，美国国家半导体技术中心（NSTC）旨在支持和扩展美国在半导体研究、设计、工程和先进制造方面的领导地位。NSTC将与学术和行业伙伴合作，在全国各地创建附属技术中心，促进一个在规模、广度和侧重点方面都前所未有的研究和创新网络。NSTC将为良好的工作机会打下基础，使美国国内的半导体劳动力得到发展。

（一）使命

《为美国半导体制造创造有益激励（CHIPS）法案》（以下简称“法案”）规定：商务部长应与国防部长合作，建立一个国家半导体技术中心，进行先进半导体技术的研究和原型制造、培养美国半导体劳动力，以加强国内供应链的经济竞争力和安全性。该中心应作为公私联合体运营，由私营部门、能源部和国家科学基金会参与。

因此，美国国家半导体技术中心（NSTC）将作为整个半导体生态系统研究和工程的聚集中心，推进和实现颠覆性创新，以确保美国在未来产业中的领导地位。

（二）目标

为履行其法定使命，商务部为NSTC确定了三个总体目标，并希望分阶段建设NSTC，首先建立组织，随后确定早期项目的优先级，并引导重点计划的开发和实施。

目标1：扩大美国在未来应用和产业基础技术方面的领导地位，并加强美国半导体制造生态系统。

（1）在竞争前阶段进行世界一流的研究，产生可供所有参与者使用的设计和工艺技术以及知识产权（IP）。

（2）支持跨生态系统的世界级研究，包括学术机构、政府机构和政府资助的研究机构。

（3）创造重大挑战，支持有针对性的行业路线图，并制定标准以促进广泛的技术开发生态系统协作。

目标2：显著减少成员组织为创新想法进行原型制造的时间和成本。

（1）建立并提供对物理资产的访问，例如端到端原型制造和其他设施和设备。

（2）提供对数字资产和IP的访问，包括设计工具、参考流程、工艺设计套件和数据集。

（3）提供与内部技术人员的接触机会，以协助克服技术和工艺挑战。

（4）创建一个投资基金，旨在吸引大量私人资本进入以半导体为重点的新兴公司。

（5）汇总并管理对商业晶圆厂的多项目晶圆服务的需求。

（6）通过有针对性的访问计划，让传统上不属于半导体行业的社区参与进来。

目标3：建立并维持半导体劳动力发展生态系统。

（1）作为跨行业、学术机构、政府机构和政府资助的研究机构的协调点和资源，提供半导体相关的劳动力数据、培训和发展计划。

（2）鼓励和促进采用多样性、公平性、包容性和可访问性（DEIA）最佳实践和商务部良好工作原则作为所有劳动力投资的基础。

（3）开发和资助劳动力计划，以支持NSTC成员在半导体行业建立和维持职业道路。

NSTC将专注于技术、资产、劳动力三个关键计划领域。

（一）技术领先计划

第一个关键计划领域将侧重于半导体和先进电子技术的领先地位。为此，NSTC将设置以下机制或计划。

1.重大挑战：重大挑战提供了一种机制，可以协调半导体社区的研发工作以解决更大的问题，服务于建立新的实践社区，并帮助指导进一步的项目投资。同时，吸引传统半导体社区以外的参与者，带来新的见解和专业知识。

2.技术顾问：为了确定技术重点和重大挑战的具体领域，NSTC将依赖世界级专家的技术建议，这些专家来自工业界、学术界、能源部国家实验室和其他联邦资助的研究和发展中心，以及政府机构。

3.内部和资助的研究：NSTC将开展和资助与其他机构的研究和合作，主要关注那些将在未来大约5到15年内使行业受益的发展，技术重点由顾问指导并与重大挑战保持一致。

4.投资基金：法案呼吁与私营部门一起设立投资基金，以支持初创企业以及新企业、学术界和老牌公司之间的合作，旨在促进国内半导体生态系统的创新商业化。

5.技术交流：通过奖学金、实习和技术交流计划，访问研究人员可以加入在职研究人员的行列，建立一个相互联系的协作社区。鼓励大学建立或使用现有的政府服务休假计划和其他机制，使学生、博士后学者、教师、研究人员、科学家、工程师参加NSTC的活动。

6.路线图：路线图可以成为跨行业沟通需求和时间线、为研究和商业活动建立明确的目标和可交付成果的有效工具。

7.标准和协议：NSTC与美国和国际标准机构合作，利用NIST内部的标准开发专业知识，统一供应商和开发商在新兴技术方面的工作，包括小芯粒、先进封装和异构集成。NSTC还将促进工艺和装配设计套件标准的开发，并确保这些标准的适用性。

8.安全：NSTC将牵头确保国内微电子生态系统的安全。NSTC可以促进安全功能标准的实施，这些标准有助于获硅验证安全性IP的开发和访问。

（二）资产管理计划

NSTC将管理各种物理和数字资产，使广泛的社区受益。为此，NSTC将设置以下机制或计划。

1.技术中心：NSTC将由总部设施和NSTC附属技术中心的综合网络组成，这些技术中心的位置分布在美国各地。NSTC技术中心网络能够提供端到端制造能力，以实现小批量原型制造和试生产、新材料和器件的实验和测试以及其他研究相关活动。NSTC应努力创建一个开放和协作的研究环境，同时平衡保护技术中心的专有信息的需要。

商务部希望政府实体或计划也可以作为NSTC的附属技术中心，如以半导体制造为重点的美国制造研究所。由于建造新的制造设施的基础设施成本很高，商务部正在探索建立技术中心的几种选择。其中包括建设新设施、收购现有设施，或在NSTC与现有设施之间进行合作，并利用潜在的扩展和升级资金来满足所需的规格。

2.数字资产：NSTC将寻求新的方法提高设计生态系统的灵活性，包括技术方法和合规管理。NSTC将通过建立基于云的设计支持门户（Design Enablement Gateway）作为半导体无晶圆厂研发的中心，确保IP可以安全共享；通过优先资助EDA和电路设计方面的研究，NSTC将加快新设计的流片时间，以减少代工厂启动新工艺所需的时间，并提高快速验证移植设计的能力。

数据集方面：NSTC将在收集、汇总和共享数据集方面发挥作用，以实现基准测试和运营改进、工具开发、数字孪生创建以及AI模型训练等。这些数据集根据明确的指导方针提供给NSTC成员，这可以大大缩短从电路设计概念到获得硅验证安全性IP的时间并降低成本。

专利方面：NSTC将制定规则和程序来保护其成员的知识产权，包括对知识产权披露、许可和使用的明确程序。作为激励措施，NSTC将努力以合理的成本向成员提供因NSTC资助而产生的知识产权，并促进成员之间适当的知识产权共享。

（三）劳动力计划

劳动力发展是CHIPS激励计划的优先发展事项。NSTC作为一个协调机构和卓越研究中心，将帮助扩大技术劳动力，并充分利用美国政府资助的半导体相关的劳动力计划。

为了实现这些目标，NSTC应该：

1.与工业界、教育机构、政府机构和政府资助的研究机构合作，确定和推广始终满足行业需求的黄金标准教育模式、体验式学习和培训计划。

2.创建一个信息交换所，针对教育、经验学习和劳动力培训计划中的研究、最佳实践和机会，进行广泛的收集和传播。

3.推进半导体和微电子设计领域的职业拓展机会，包括来自弱势群体的个人。

4.作为一个协作空间来解决产业劳动力的挑战，包括通过召集、调整资源或在产业需求出现时以其他方式提供支持等。

美国商务部将与国防部合作，根据法案要求，通过公私联盟的方式建立NSTC。在整个半导体生态系统中，NSTC将被视为中立、可信和科学驱动的，其公信力将至关重要。因此，美国商务部将创建一个新的、有目的的、独立的、非营利的实体管理机构，该机构具有必要的中立性、专业知识和领导力以有效支撑NSTC的运营。

（一）运营模式

NSTC的管理结构应谨慎平衡各个公司的专有利益和群体利益。

1. NSTC将确定适当的项目组合及其执行方式，包括NSTC资助执行或联合资助执行。NSTC将采用多种方法来实现目标，包括：为合作项目提供资金、为成员和社区提供收费服务、召集会议活动以促进联合项目开发和路线图制定。

2. NSTC将根据利益相关者的意见建立一个技术中心网络。该网络应确保不同机构的有效集成和工作流程，并确保所有成员的可访问性。

3. NSTC应确定如何最好地聘请行业和教育机构的顾问，根据需要为技术项目、劳动力发展或其他活动提供意见。

（二）财务模式

美国商务部正在制定一种财务模式以指导NSTC的战略发展。《芯片法案》将拨款五年。美国商务部意在以这些资金作为催化剂，建立一个联盟，为未来的研究项目提供资金以应对长期战略挑战，并创建一个可以持续数十年的发展计划。财务模式将探索NSTC的潜在收入来源，并列举未来十年可能发生的成本，以确保满足国家需求的财务模式。NSTC的可能收入来源，除了美国商务部的资助外，还包括会员费、项目服务费、投资基金的回报、知识产权许可费、版税、州政府和地方政府的资助、其他联邦机构以及慈善事业的资助。