美國發(fā)布國家半導(dǎo)體技術(shù)中心愿景和戰(zhàn)略

2023年4月25日，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）發(fā)布《美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心愿景和戰(zhàn)略》報(bào)告。報(bào)告闡述了美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）將如何加快美國開發(fā)未來芯片和技術(shù)的能力，以保障美國的全球創(chuàng)新領(lǐng)先地位。

愿景和戰(zhàn)略報(bào)告描述了該中心的使命目標(biāo)、關(guān)鍵計(jì)劃、治理結(jié)構(gòu)以及其他特點(diǎn)。報(bào)告稱，美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）旨在支持和擴(kuò)展美國在半導(dǎo)體研究、設(shè)計(jì)、工程和先進(jìn)制造方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。NSTC將與學(xué)術(shù)和行業(yè)伙伴合作，在全國各地創(chuàng)建附屬技術(shù)中心，促進(jìn)一個(gè)在規(guī)模、廣度和側(cè)重點(diǎn)方面都前所未有的研究和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。NSTC將為良好的工作機(jī)會(huì)打下基礎(chǔ)，使美國國內(nèi)的半導(dǎo)體勞動(dòng)力得到發(fā)展。

（一）使命

《為美國半導(dǎo)體制造創(chuàng)造有益激勵(lì)（CHIPS）法案》（以下簡稱“法案”）規(guī)定：商務(wù)部長應(yīng)與國防部長合作，建立一個(gè)國家半導(dǎo)體技術(shù)中心，進(jìn)行先進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的研究和原型制造、培養(yǎng)美國半導(dǎo)體勞動(dòng)力，以加強(qiáng)國內(nèi)供應(yīng)鏈的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭力和安全性。該中心應(yīng)作為公私聯(lián)合體運(yùn)營，由私營部門、能源部和國家科學(xué)基金會(huì)參與。

因此，美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）將作為整個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)研究和工程的聚集中心，推進(jìn)和實(shí)現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新，以確保美國在未來產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位。

（二）目標(biāo)

為履行其法定使命，商務(wù)部為NSTC確定了三個(gè)總體目標(biāo)，并希望分階段建設(shè)NSTC，首先建立組織，隨后確定早期項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)，并引導(dǎo)重點(diǎn)計(jì)劃的開發(fā)和實(shí)施。

目標(biāo)1：擴(kuò)大美國在未來應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，并加強(qiáng)美國半導(dǎo)體制造生態(tài)系統(tǒng)。

（1）在競(jìng)爭前階段進(jìn)行世界一流的研究，產(chǎn)生可供所有參與者使用的設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）。

（2）支持跨生態(tài)系統(tǒng)的世界級(jí)研究，包括學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)和政府資助的研究機(jī)構(gòu)。

（3）創(chuàng)造重大挑戰(zhàn)，支持有針對(duì)性的行業(yè)路線圖，并制定標(biāo)準(zhǔn)以促進(jìn)廣泛的技術(shù)開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)協(xié)作。

目標(biāo)2：顯著減少成員組織為創(chuàng)新想法進(jìn)行原型制造的時(shí)間和成本。

（1）建立并提供對(duì)物理資產(chǎn)的訪問，例如端到端原型制造和其他設(shè)施和設(shè)備。

（2）提供對(duì)數(shù)字資產(chǎn)和IP的訪問，包括設(shè)計(jì)工具、參考流程、工藝設(shè)計(jì)套件和數(shù)據(jù)集。

（3）提供與內(nèi)部技術(shù)人員的接觸機(jī)會(huì)，以協(xié)助克服技術(shù)和工藝挑戰(zhàn)。

（4）創(chuàng)建一個(gè)投資基金，旨在吸引大量私人資本進(jìn)入以半導(dǎo)體為重點(diǎn)的新興公司。

（5）匯總并管理對(duì)商業(yè)晶圓廠的多項(xiàng)目晶圓服務(wù)的需求。

（6）通過有針對(duì)性的訪問計(jì)劃，讓傳統(tǒng)上不屬于半導(dǎo)體行業(yè)的社區(qū)參與進(jìn)來。

目標(biāo)3：建立并維持半導(dǎo)體勞動(dòng)力發(fā)展生態(tài)系統(tǒng)。

（1）作為跨行業(yè)、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)和政府資助的研究機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)點(diǎn)和資源，提供半導(dǎo)體相關(guān)的勞動(dòng)力數(shù)據(jù)、培訓(xùn)和發(fā)展計(jì)劃。

（2）鼓勵(lì)和促進(jìn)采用多樣性、公平性、包容性和可訪問性（DEIA）最佳實(shí)踐和商務(wù)部良好工作原則作為所有勞動(dòng)力投資的基礎(chǔ)。

（3）開發(fā)和資助勞動(dòng)力計(jì)劃，以支持NSTC成員在半導(dǎo)體行業(yè)建立和維持職業(yè)道路。

NSTC將專注于技術(shù)、資產(chǎn)、勞動(dòng)力三個(gè)關(guān)鍵計(jì)劃領(lǐng)域。

（一）技術(shù)領(lǐng)先計(jì)劃

第一個(gè)關(guān)鍵計(jì)劃領(lǐng)域?qū)?cè)重于半導(dǎo)體和先進(jìn)電子技術(shù)的領(lǐng)先地位。為此，NSTC將設(shè)置以下機(jī)制或計(jì)劃。

1. 重大挑戰(zhàn)：重大挑戰(zhàn)提供了一種機(jī)制，可以協(xié)調(diào)半導(dǎo)體社區(qū)的研發(fā)工作以解決更大的問題，服務(wù)于建立新的實(shí)踐社區(qū)，并幫助指導(dǎo)進(jìn)一步的項(xiàng)目投資。同時(shí)，吸引傳統(tǒng)半導(dǎo)體社區(qū)以外的參與者，帶來新的見解和專業(yè)知識(shí)。

2. 技術(shù)顧問：為了確定技術(shù)重點(diǎn)和重大挑戰(zhàn)的具體領(lǐng)域，NSTC將依賴世界級(jí)專家的技術(shù)建議，這些專家來自工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、能源部國家實(shí)驗(yàn)室和其他聯(lián)邦資助的研究和發(fā)展中心，以及政府機(jī)構(gòu)。

3. 內(nèi)部和資助的研究：NSTC將開展和資助與其他機(jī)構(gòu)的研究和合作，主要關(guān)注那些將在未來大約5到15年內(nèi)使行業(yè)受益的發(fā)展，技術(shù)重點(diǎn)由顧問指導(dǎo)并與重大挑戰(zhàn)保持一致。

4. 投資基金：法案呼吁與私營部門一起設(shè)立投資基金，以支持初創(chuàng)企業(yè)以及新企業(yè)、學(xué)術(shù)界和老牌公司之間的合作，旨在促進(jìn)國內(nèi)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新商業(yè)化。

5. 技術(shù)交流：通過獎(jiǎng)學(xué)金、實(shí)習(xí)和技術(shù)交流計(jì)劃，訪問研究人員可以加入在職研究人員的行列，建立一個(gè)相互聯(lián)系的協(xié)作社區(qū)。鼓勵(lì)大學(xué)建立或使用現(xiàn)有的政府服務(wù)休假計(jì)劃和其他機(jī)制，使學(xué)生、博士后學(xué)者、教師、研究人員、科學(xué)家、工程師參加NSTC的活動(dòng)。

6. 路線圖：路線圖可以成為跨行業(yè)溝通需求和時(shí)間線、為研究和商業(yè)活動(dòng)建立明確的目標(biāo)和可交付成果的有效工具。

7. 標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議：NSTC與美國和國際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)合作，利用NIST內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)專業(yè)知識(shí)，統(tǒng)一供應(yīng)商和開發(fā)商在新興技術(shù)方面的工作，包括小芯粒、先進(jìn)封裝和異構(gòu)集成。NSTC還將促進(jìn)工藝和裝配設(shè)計(jì)套件標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，并確保這些標(biāo)準(zhǔn)的適用性。

8. 安全：NSTC將牽頭確保國內(nèi)微電子生態(tài)系統(tǒng)的安全。NSTC可以促進(jìn)安全功能標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，這些標(biāo)準(zhǔn)有助于獲硅驗(yàn)證安全性IP的開發(fā)和訪問。

（二）資產(chǎn)管理計(jì)劃

NSTC將管理各種物理和數(shù)字資產(chǎn)，使廣泛的社區(qū)受益。為此，NSTC將設(shè)置以下機(jī)制或計(jì)劃。

1. 技術(shù)中心：NSTC將由總部設(shè)施和NSTC附屬技術(shù)中心的綜合網(wǎng)絡(luò)組成，這些技術(shù)中心的位置分布在美國各地。NSTC技術(shù)中心網(wǎng)絡(luò)能夠提供端到端制造能力，以實(shí)現(xiàn)小批量原型制造和試生產(chǎn)、新材料和器件的實(shí)驗(yàn)和測(cè)試以及其他研究相關(guān)活動(dòng)。NSTC應(yīng)努力創(chuàng)建一個(gè)開放和協(xié)作的研究環(huán)境，同時(shí)平衡保護(hù)技術(shù)中心的專有信息的需要。

商務(wù)部希望政府實(shí)體或計(jì)劃也可以作為NSTC的附屬技術(shù)中心，如以半導(dǎo)體制造為重點(diǎn)的美國制造研究所。由于建造新的制造設(shè)施的基礎(chǔ)設(shè)施成本很高，商務(wù)部正在探索建立技術(shù)中心的幾種選擇。其中包括建設(shè)新設(shè)施、收購現(xiàn)有設(shè)施，或在NSTC與現(xiàn)有設(shè)施之間進(jìn)行合作，并利用潛在的擴(kuò)展和升級(jí)資金來滿足所需的規(guī)格。

2. 數(shù)字資產(chǎn)：NSTC將尋求新的方法提高設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)的靈活性，包括技術(shù)方法和合規(guī)管理。NSTC將通過建立基于云的設(shè)計(jì)支持門戶（Design Enablement Gateway）作為半導(dǎo)體無晶圓廠研發(fā)的中心，確保IP可以安全共享；通過優(yōu)先資助EDA和電路設(shè)計(jì)方面的研究，NSTC將加快新設(shè)計(jì)的流片時(shí)間，以減少代工廠啟動(dòng)新工藝所需的時(shí)間，并提高快速驗(yàn)證移植設(shè)計(jì)的能力。

數(shù)據(jù)集方面：NSTC將在收集、匯總和共享數(shù)據(jù)集方面發(fā)揮作用，以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)測(cè)試和運(yùn)營改進(jìn)、工具開發(fā)、數(shù)字孿生創(chuàng)建以及AI模型訓(xùn)練等。這些數(shù)據(jù)集根據(jù)明確的指導(dǎo)方針提供給NSTC成員，這可以大大縮短從電路設(shè)計(jì)概念到獲得硅驗(yàn)證安全性IP的時(shí)間并降低成本。

專利方面：NSTC將制定規(guī)則和程序來保護(hù)其成員的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，包括對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)披露、許可和使用的明確程序。作為激勵(lì)措施，NSTC將努力以合理的成本向成員提供因NSTC資助而產(chǎn)生的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并促進(jìn)成員之間適當(dāng)?shù)闹R(shí)產(chǎn)權(quán)共享。

（三）勞動(dòng)力計(jì)劃

勞動(dòng)力發(fā)展是CHIPS激勵(lì)計(jì)劃的優(yōu)先發(fā)展事項(xiàng)。NSTC作為一個(gè)協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)和卓越研究中心，將幫助擴(kuò)大技術(shù)勞動(dòng)力，并充分利用美國政府資助的半導(dǎo)體相關(guān)的勞動(dòng)力計(jì)劃。

為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，NSTC應(yīng)該：

1. 與工業(yè)界、教育機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)和政府資助的研究機(jī)構(gòu)合作，確定和推廣始終滿足行業(yè)需求的黃金標(biāo)準(zhǔn)教育模式、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)和培訓(xùn)計(jì)劃。

2. 創(chuàng)建一個(gè)信息交換所，針對(duì)教育、經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)和勞動(dòng)力培訓(xùn)計(jì)劃中的研究、最佳實(shí)踐和機(jī)會(huì)，進(jìn)行廣泛的收集和傳播。

3. 推進(jìn)半導(dǎo)體和微電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的職業(yè)拓展機(jī)會(huì)，包括來自弱勢(shì)群體的個(gè)人。

4. 作為一個(gè)協(xié)作空間來解決產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)力的挑戰(zhàn)，包括通過召集、調(diào)整資源或在產(chǎn)業(yè)需求出現(xiàn)時(shí)以其他方式提供支持等。

美國商務(wù)部將與國防部合作，根據(jù)法案要求，通過公私聯(lián)盟的方式建立NSTC。在整個(gè)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中，NSTC將被視為中立、可信和科學(xué)驅(qū)動(dòng)的，其公信力將至關(guān)重要。因此，美國商務(wù)部將創(chuàng)建一個(gè)新的、有目的的、獨(dú)立的、非營利的實(shí)體管理機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有必要的中立性、專業(yè)知識(shí)和領(lǐng)導(dǎo)力以有效支撐NSTC的運(yùn)營。

（一）運(yùn)營模式

NSTC的管理結(jié)構(gòu)應(yīng)謹(jǐn)慎平衡各個(gè)公司的專有利益和群體利益。

1. NSTC將確定適當(dāng)?shù)捻?xiàng)目組合及其執(zhí)行方式，包括NSTC資助執(zhí)行或聯(lián)合資助執(zhí)行。NSTC將采用多種方法來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，包括：為合作項(xiàng)目提供資金、為成員和社區(qū)提供收費(fèi)服務(wù)、召集會(huì)議活動(dòng)以促進(jìn)聯(lián)合項(xiàng)目開發(fā)和路線圖制定。

2. NSTC將根據(jù)利益相關(guān)者的意見建立一個(gè)技術(shù)中心網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)確保不同機(jī)構(gòu)的有效集成和工作流程，并確保所有成員的可訪問性。

3. NSTC應(yīng)確定如何最好地聘請(qǐng)行業(yè)和教育機(jī)構(gòu)的顧問，根據(jù)需要為技術(shù)項(xiàng)目、勞動(dòng)力發(fā)展或其他活動(dòng)提供意見。

（二）財(cái)務(wù)模式

美國商務(wù)部正在制定一種財(cái)務(wù)模式以指導(dǎo)NSTC的戰(zhàn)略發(fā)展。《芯片法案》將撥款五年。美國商務(wù)部意在以這些資金作為催化劑，建立一個(gè)聯(lián)盟，為未來的研究項(xiàng)目提供資金以應(yīng)對(duì)長期戰(zhàn)略挑戰(zhàn)，并創(chuàng)建一個(gè)可以持續(xù)數(shù)十年的發(fā)展計(jì)劃。財(cái)務(wù)模式將探索NSTC的潛在收入來源，并列舉未來十年可能發(fā)生的成本，以確保滿足國家需求的財(cái)務(wù)模式。NSTC的可能收入來源，除了美國商務(wù)部的資助外，還包括會(huì)員費(fèi)、項(xiàng)目服務(wù)費(fèi)、投資基金的回報(bào)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)許可費(fèi)、版稅、州政府和地方政府的資助、其他聯(lián)邦機(jī)構(gòu)以及慈善事業(yè)的資助。