一、規模化路徑研究

NSTC和NAPMP應該幫助彌合早期研發和規模化生產之間的缺口，促進早期技術的轉化和規模化，評估并投資美國產業界所需的早期技術。NSTC和NAPMP應建立和加強新興領域的研發生態系統能力，面向5-15年后投產的技術開展研發和商業化，研發資金投入將包括核心半導體技術和封裝技術兩方面。

核心半導體技術研發應該強調長期的、潛在的革命性的突破，包括材料、工藝、工具等方面的創新。這些創新領域包括：（1）用于邏輯、存儲和模擬的先進架構，如：3D堆疊器件、單片式集成、以存儲為中心的計算；（2）超越CMOS的先進材料，如：二維材料、先進功能材料、光子或神經形態等新計算范式材料、高壓高功率材料、先進射頻材料；（3）通用工藝，如：先進光刻技術、先進光源和極紫外改進、金屬化工藝改進；（4）設計創新，如：面向更多應用的領域專用加速器、混合信號設計、智能和傳感能力集成、安全設計；（4）工具改進，如：將人工智能集成到設計工具中并實現更高的設計抽象性、用于模擬和射頻電路的高級工具、增強全棧優化和硬件軟件協同設計的工具；（5）環境可持續性，如：全球升溫潛能值（GWP）較低的工藝氣體、光刻和其他化學品的環境改善和極低濃度檢測及處理技術、自然資源（能源、水等）友好型制造工藝。

先進封裝技術應有助于解決半導體行業中短期挑戰。相比于基礎半導體材料和工藝進步，先進封裝的規模化可以更快、更便宜，在NSTC和NAPMP成立的5-10年內（或更短時間內）產生商業影響。這些創新領域包括：（1）先進測試和驗證能力，如：測試設計和數據分析以減少設計誤差、測試自動化和AI/ML集成工具、模擬/射頻/混合信號的測試；（2）異構集成，如：制定行業集成標準、Chiplet IP開發與獲取、新型計算范式（光子、量子等）的集成方法；（3）先進封裝和高密度互連（<100 μm I/O pitch），如：面板和晶圓級高帶寬、低延遲高密度2.5D和3D堆疊和組裝方法；混合鍵合、硅穿孔和先進中介層（interposer）工藝；提高器件壽命的先進熱壓縮鍵合；熱管理以及減少串擾、噪聲、寄生等；靈活且受約束的面積縮小封裝；（4）工具改進，如：封裝級協同設計工具；卓越的電、熱、機械建模和設計工具；組裝和對準自動化。

二、研究基礎設施&開發基礎設施

NSTC和NAPMP應在擴大、升級和提供研發基礎設施方面發揮積極作用，促進基礎設施或先進仿真和建模軟件的使用。NSTC和NAPMP的設施投入應與研發優先事項保持一致，既不能平均分配，也不能集中在單一技術或地點，而應根據技術需求，在分布式利益和規模利益間權衡，以擴展和升級少數現有機構的獨特能力及基礎設施。具體而言，NSTC和NAPMP應盡可能利用現有基礎設施和《美國芯片法案》提供的資金，并協調現有資源加快創新。這對于加速和擴大商業化的試點工作和原型設計尤為重要。NSTC和NAPMP應該通過提供原型制作和規模擴大，為有前途的技術建立轉化路徑。

總體而言，NSTC和NAPMP應升級先進仿真或建模軟件、樣品驗證等研究設施生態系統以及原型設計和先導中心、掩模設施等開發設施生態系統，并促進研究人員和初創企業對設施、工具和服務的訪問。

三、全棧式協同創新

NSTC和NAPMP應通過召集公司解決復雜的技術問題來支持全棧式創新，并加速技術、工具和方法的開發。正如摩爾定律所描述的那樣，隨著開發和設計成本的上升，改進計算機技術的工程方法正在發生變化。半導體發展的下一個階段需要整個計算堆棧的“全棧式”創新，從材料和設計到系統架構和軟件進行全方面覆蓋。例如，對云計算數據中心需求的快速增長，突顯了對能夠提供低功耗高性能計算的半導體的需求。滿足此需求的下一代系統創新需要將先進材料、新的計算架構、封裝、軟件等方面的專業知識結合起來。“全棧式”創新很難，當前半導體公司往往高度專業化，沒有一家公司擁有下一代計算技術“全棧式”創新所需的所有技能和資源。美國的研發生態系統目前缺乏協調不同組織、不同部門進行全棧式創新的機制。

NSTC和NAPMP必須在整個行業內廣泛合作，維持一個廣泛且具有代表性的行業伙伴網絡，建立多樣化的研發技術和基礎設施組合，以促進協同開發、協同優化和異構集成等領域創新。

四、勞動力培養

NSTC和NAPMP應該推動一系列計劃，擴大美國半導體研發創新和勞動力規模及技能，以加強美國的研發生態系統和經濟競爭力。半導體行業是研發密集型產業，依靠高技能勞動力進行研發創新。半導體設計、制造和價值鏈相關活動的高技能研發人員的供應不足可能會限制創新的步伐。與此同時，其他國家或地區正在積極吸引本國公民回國，并提供廣泛的政策支持，以加強本國的研發生態系統。為擴大美國半導體研發勞動力，NSTC和NAPMP可實施的關鍵措施有：投資美國STEM教育（夏令營、獎學金等）、吸引STEM工作者進入半導體行業（學徒、實習、職業規劃等）、授予靈活的工作簽證、投資工人的再培訓和技能提升、加速新員工的培育工作。

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