2024年3月15日，白宫科学技术政策办公室（OSTP）发布了一项《国家微电子研究战略》，旨在加强美国的微电子研发（R&D）创新生态系统。该战略由国家科学技术委员会微电子领导小组委员会制定，概述了美微电子研究领域未来五年的主要目标和行动方案，为美联邦部门和机构、学术界、工业界、劳工组织、非营利组织以及国际盟友和合作伙伴提供指导框架。

该战略指出，几乎现代生活所有方面现在都依赖于半导体技术，包括通信、计算、娱乐、医疗保健、能源和交通。因此，微电子不仅对美国的经济和国家安全至关重要，而且对持续推进技术和系统、实现增强国内制造和缓解供应链风险的长期目标至关重要。此外，来自联邦信息请求（RFI）的意见、利益相关者群体的建议以及来自公共和私营部门的多份其他报告清楚地表明，强大、创新的国内研发工作对于美国未来的竞争力至关重要和安全。总而言之，这些报告揭示了一系列关键的研发趋势和机会：

1. 设备及其应用的多样性持续增长，超出了传统处理器和内存的范围，需要在多种规模和类型的信息系统的数据生成、通信、存储和处理过程中进行创新。

2. 微电子技术对于信息技术以外的领域至关重要，预计在电源管理、医疗设备和传感等领域将出现巨大增长。

3. 跨“全栈”的综合研发方法提供了实现设备和系统性能、可靠性和安全性改进的机会。尽管人们的注意力集中在基础器件的设计和扩展上，但制造、计量、测试、验证和确认、异构集成和先进封装也面临着重大挑战。此外，挑战不仅限于硬件：设备、设计和制造、电路和系统集成的进步需要计算机架构、软件和应用层的同步创新。

4. 集成设计提供了一种加速创新的方法。此外，它还可以确保从一开始就捕获并在整个开发周期中考虑关键系统属性，包括性能、可靠性、能源效率和安全性。

5. 美国微电子研究生态系统在基础和早期应用研究方面继续表现出色，但需要对国内基础设施进行额外投资，重新重视制造科学和工程，以及灵活的劳动力队伍，以有效地将创新转化为产业。

6. 经济、快速地获得设计和原型制作能力将越来越多地使国内创新能够更快地从研发过渡到制造。无论是在前沿工艺节点附近还是在前沿工艺节点，以及在前沿工艺节点，都需要从器件规模到晶圆规模的能力。更成熟的节点对于模拟和非硅技术非常重要。学生和研究人员需要获得这些功能来进行体验式劳动力培训。

7. 获得准备充分的人才是整个价值链的一项重大挑战，需要短期和长期的解决方案。美国需要采取欢迎途径来吸引高需求领域的杰出外国人才。需要改进课程和外展活动，以发展和扩大公平、包容和多样化的国内科学、技术、工程和数学（STEM）人才库，以支持微电子研发和半导体行业。

8. 需要与盟友和合作伙伴密切合作，以确保整个创新生态系统的成功。半导体行业是全球性的；没有一个国家能够单独整合技术、供应链和专业知识来支持领先的研发和制造。科技外交将成为吸引盟友和合作伙伴的重要工具。

9. 提高微电子的能源效率对于可持续发展越来越重要。微电子应用的快速增长和能源效率提高的同时放缓正在带来新的经济和环境风险。为了降低这些风险，微电子研发投资必须关注能源效率和全生命周期的可持续性，包括减少稀缺或对环境有害的材料的使用。

10. 保护知识产权对于确保美国工业获得经济利益以维持私人研发投资至关重要。美国开发的和美国境内开发的关键知识产权必须受到保护，同时还必须提高协作努力之间适当共享信息的能力。应用研究旨在提供技术鉴别器，使微电子制造商在市场上获得战略优势。必须实施并有效执行保障措施（即网络安全、知识产权执法等），以确保关键创新不会被无意或不当侵犯。

该战略提出了未来五年实现这些机会所需的目标、关键需求和行动，并未为联邦部门和机构、学术界、工业界、非营利组织以及国际盟友和合作伙伴提供了框架，以解决关键需求并建设微电子研发基础设施，以支持塑造半导体领域的未来进步。未来五年，白宫和联邦部门和机构将共同努力推进四个相互关联的目标及其方向：

目标一、促进并加速未来几代微电子学的研究进展

1.1：加速提供新功能或功能增强的材料的研究和开发。

1.2：增加电路设计、仿真和仿真工具的能力。

1.3：开发未来系统所需的各种强大的处理架构和相关硬件。

1.4：开发先进封装和异构集成的流程和计量。

1.5：优先考虑硬件完整性和安全性，作为跨堆栈协同设计策略的一个要素。

1.6：投资于制造工具和工艺的研发，以支持创新转化为具有生产价值的制造工艺。

目标二、支持、建设和连接从研究到制造的微电子基础设施

2.1：支持设备规模研发制造和表征用户设施的联合网络。

2.2：增加学术界和小型企业研究界获得灵活设计工具和晶圆级制造资源的机会。

2.3：促进关键功能材料的研究。

2.4：扩大对先进网络基础设施进行建模和仿真的访问。

2.5：支持先进的研究、开发和原型设计，以弥合实验室与工厂之间的差距。

2.6：支持先进的组装、封装、测试。

目标三、培养和维持微电子研发到制造生态系统的技术人员队伍

3.1：支持与微电子相关的科学技术学科的学习者和教育者。

3.2：促进微电子领域有意义的公众参与，并提高对半导体行业职业机会的认识。

3.3：准备一支包容性的当前和未来的微电子劳动力队伍。

3.4：建设和促进微电子研究和创新能力。

•目标四、创建一个充满活力的微电子创新生态系统，加速研发向工业过渡

4.1：支持、建设和连接各类研究中心、公私合作伙伴关系和产业联盟，以深化微电子生态系统中各利益相关者之间的合作。

4.2：参与并利用CHIPS工业咨询委员会。

4.3：通过研发路线图和重大挑战激励微电子界应对关键技术挑战并使其保持一致。

4.4：促进学术、政府和行业交流，以扩大对需求和机会的了解。

4.5：通过有针对性的计划和投资支持创业、初创企业和早期企业。

该战略的实施将形成一个充满活力的创新生态系统，加速新的研究突破，支持这些进步向制造业的过渡，并为全美国人民提供高薪工作。一个完全建成且连接良好的微电子研究基础设施将为研究人员推进突破并形成良性创新循环提供基础。培育和支持微电子创新将有助于确保未来在半导体行业的领导地位，从而促进美国及其盟国和合作伙伴的安全与繁荣。