2023年6月5日，NIST發(fā)布《半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中的計(jì)量差距：建立芯片研發(fā)計(jì)量計(jì)劃的第一步》報(bào)告，指出半導(dǎo)體行業(yè)面臨的計(jì)量挑戰(zhàn)，以及芯片研發(fā)計(jì)量計(jì)劃的創(chuàng)建、發(fā)展和戰(zhàn)略重點(diǎn)。旨在通過先進(jìn)的測(cè)量、標(biāo)準(zhǔn)化、建模和仿真來加強(qiáng)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。報(bào)告指出了影響半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中計(jì)量差距的10個(gè)優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域，以解決美國微電子工業(yè)的最高優(yōu)先級(jí)計(jì)量差距。報(bào)告指出計(jì)量是所有芯片研發(fā)計(jì)劃的基礎(chǔ)，將與其他芯片研發(fā)項(xiàng)目緊密相連。

一、計(jì)劃概述

2022年8月，《芯片法案》向商務(wù)部撥款500億美元，用于美國半導(dǎo)體生產(chǎn)和研究。其中390億美元用于激勵(lì)半導(dǎo)體制造業(yè)，包括建設(shè)、擴(kuò)大或更新美國晶圓廠等；110億美元用于半導(dǎo)體的研發(fā)，在美國創(chuàng)建一個(gè)充滿活力的半導(dǎo)體創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，包括美國國家半導(dǎo)體技術(shù)中心（NSTC）、國家先進(jìn)封裝制造計(jì)劃（NAPMP）和三個(gè)美國制造業(yè)研究所，以推進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的研究和商業(yè)化。

《芯片法案》支持計(jì)量通過微電子研究和開發(fā)下一代測(cè)量科學(xué)方法、標(biāo)準(zhǔn)和制造方法，在恢復(fù)美國在半導(dǎo)體行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。該法案規(guī)定了芯片研發(fā)計(jì)劃中的計(jì)量活動(dòng)，要求NIST建立一個(gè)計(jì)量計(jì)劃，通過多學(xué)科的研發(fā)工作來加強(qiáng)美國半導(dǎo)體行業(yè)。

二、美國半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)面臨的關(guān)鍵計(jì)量挑戰(zhàn)

2022年9月的《美國半導(dǎo)體行業(yè)的戰(zhàn)略機(jī)遇》報(bào)告中，確定了從計(jì)量學(xué)角度需要重點(diǎn)關(guān)注的7大挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)美國領(lǐng)導(dǎo)的全球半導(dǎo)體行業(yè)的未來國家愿景。到2022年11月，芯片研發(fā)計(jì)量計(jì)劃將其投資組合進(jìn)一步細(xì)化為10個(gè)優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域，以解決最關(guān)鍵的計(jì)量研發(fā)缺口。七大挑戰(zhàn)及對(duì)應(yīng)優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域如下：

三、優(yōu)先發(fā)展重點(diǎn)領(lǐng)域，確保美國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)力

NIST通過利益相關(guān)者參與和內(nèi)部規(guī)劃收集的數(shù)據(jù)證實(shí)，行業(yè)、學(xué)術(shù)界和政府組織需要在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造價(jià)值鏈的所有階段采用更先進(jìn)的計(jì)量方法，包括實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)和應(yīng)用研發(fā)、大規(guī)模原型設(shè)計(jì)、工廠制造以及組裝、封裝和性能驗(yàn)證等，列出了10個(gè)優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域，以解決美國微電子工業(yè)的最高優(yōu)先級(jí)計(jì)量差距。10個(gè)優(yōu)先重點(diǎn)領(lǐng)域分為兩大類，分別為：

1.自動(dòng)化、虛擬化和安全性：

（1）供應(yīng)鏈信任和高級(jí)計(jì)量的保障

（2）高級(jí)模型的驗(yàn)證和確認(rèn)

（3）面向下一代制造流程的高級(jí)建模

（4）自動(dòng)化、虛擬化和安全性標(biāo)準(zhǔn)

（5）設(shè)備和軟件的互操作性標(biāo)準(zhǔn)

2.下一代微電子計(jì)量：

（1）先進(jìn)材料和設(shè)備計(jì)量

（2）納米結(jié)構(gòu)材料表征計(jì)量學(xué)

（3）高級(jí)測(cè)量服務(wù)

（4）適用于3D結(jié)構(gòu)和設(shè)備的高級(jí)計(jì)量技術(shù)

（5）先進(jìn)封裝的材料表征計(jì)量

四、對(duì)我國的啟示和建議

半導(dǎo)體對(duì)美國的國家安全、經(jīng)濟(jì)增長、以及公共健康安全至關(guān)重要。半導(dǎo)體的革命性進(jìn)步繼續(xù)推動(dòng)通信、信息技術(shù)、醫(yī)療保健、軍事系統(tǒng)、交通、能源和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的創(chuàng)新。隨著設(shè)備變得更復(fù)雜、更小和多層，并提供前所未有的性能，半導(dǎo)體創(chuàng)造轉(zhuǎn)型變革的潛力正在成倍增加。

而發(fā)展半導(dǎo)體的真正挑戰(zhàn)是計(jì)量，計(jì)量在半導(dǎo)體制造步驟中扮演著重要角色，計(jì)量進(jìn)步是加速半導(dǎo)體行業(yè)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。從實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)和應(yīng)用研發(fā)到概念驗(yàn)證、大規(guī)模原型制作、工廠制造、組裝和包裝，以及最終部署前的性能驗(yàn)證，半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的所有階段都需要計(jì)量。計(jì)量和標(biāo)準(zhǔn)在美國芯片研發(fā)創(chuàng)新中的地位舉足輕重，作為美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院，NIST是研發(fā)創(chuàng)新的引領(lǐng)者，NIST在開發(fā)半導(dǎo)體制造的計(jì)量工具、標(biāo)準(zhǔn)和方法方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過《芯片法案》，美國政府批準(zhǔn)了支持美國半導(dǎo)體制造、研發(fā)和供應(yīng)鏈安全的激勵(lì)措施和計(jì)劃。國會(huì)已明確授權(quán)并撥款加速NIST下一代微電子的計(jì)量研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)立法目標(biāo)。

該報(bào)告是NIST建立和擴(kuò)大計(jì)量研發(fā)計(jì)劃的重要路線圖，以支持美國半導(dǎo)體行業(yè)下一代微電子的重點(diǎn)戰(zhàn)略。通過推進(jìn)測(cè)量科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，促進(jìn)美國的創(chuàng)新和工業(yè)競(jìng)爭力。可以看出，美國希望通過解決計(jì)量挑戰(zhàn)，推動(dòng)美國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展，將美國定位為下一代微電子所必需的計(jì)量領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。

近年來，我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在國家科技計(jì)劃和政策支持下取得了快速發(fā)展。面對(duì)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新競(jìng)爭格局，我國應(yīng)積極應(yīng)對(duì)，制定半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略和協(xié)同措施，做好近、中、遠(yuǎn)期重點(diǎn)任務(wù)的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。重視計(jì)量在半導(dǎo)體中的地位和作用，加大科技投入，建立我國半導(dǎo)體領(lǐng)域國家計(jì)量戰(zhàn)略科技力量，充分發(fā)揮國家級(jí)計(jì)量科研機(jī)構(gòu)的引領(lǐng)作用，集中優(yōu)勢(shì)力量加快計(jì)量研發(fā)和創(chuàng)新速度，實(shí)現(xiàn)我國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的科技自立自強(qiáng)。