國家自然科學(xué)基金委員會現(xiàn)發(fā)布集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)重大研究計(jì)劃2023年度項(xiàng)目指南。聚焦集成芯片的重大基礎(chǔ)問題，通過對集成芯片的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、信息科學(xué)關(guān)鍵技術(shù)和工藝集成物理理論等領(lǐng)域攻關(guān)。原文如下：
集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)重大研究計(jì)劃2023年度項(xiàng)目指南
“集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)”重大研究計(jì)劃面向國家高性能集成電路的重大戰(zhàn)略需求，聚焦集成芯片的重大基礎(chǔ)問題，通過對集成芯片的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、信息科學(xué)關(guān)鍵技術(shù)和工藝集成物理理論等領(lǐng)域的攻關(guān)，促進(jìn)我國芯片研究水平的提高，為發(fā)展芯片性能提升的新路徑提供基礎(chǔ)理論和技術(shù)支撐。
一、科學(xué)目標(biāo)
本重大研究計(jì)劃面向集成芯片前沿技術(shù)，聚焦在芯粒集成度（數(shù)量和種類）大幅提升帶來的全新問題，擬通過集成電路科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和材料等學(xué)科深度交叉與融合，探索集成芯片分解、組合和集成的新原理，并從中發(fā)展出一條基于自主集成電路工藝提升芯片性能1-2個(gè)數(shù)量級的新技術(shù)路徑，培養(yǎng)一支有國際影響力的研究隊(duì)伍，提升我國在芯片領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力。
二、核心科學(xué)問題
本重大研究計(jì)劃針對集成芯片在芯粒數(shù)量、種類大幅提升后的分解、組合和集成難題，圍繞以下三個(gè)核心科學(xué)問題展開研究：
（一）芯粒的數(shù)學(xué)描述和組合優(yōu)化理論。
探尋集成芯片和芯粒的抽象數(shù)學(xué)描述方法，構(gòu)建復(fù)雜功能的集成芯片到芯粒的映射、仿真及優(yōu)化理論。
（二）大規(guī)模芯粒并行架構(gòu)和設(shè)計(jì)自動化。
探索芯粒集成度大幅提升后的集成芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)，研究多芯互連體系結(jié)構(gòu)和電路、布局布線方法等，支撐百芯粒/萬核級規(guī)模集成芯片的設(shè)計(jì)。
（三）芯粒尺度的多物理場耦合機(jī)制與界面理論。
明晰三維結(jié)構(gòu)下集成芯片中電-熱-力多物理場的相互耦合機(jī)制，構(gòu)建芯粒尺度的多物理場、多界面耦合的快速、精確的仿真計(jì)算方法，支撐3D集成芯片的設(shè)計(jì)和制造。
三、2023年度資助的研究方向
（一）培育項(xiàng)目。
基于上述科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2023年度擬圍繞以下研究方向優(yōu)先資助探索性強(qiáng)、具有原創(chuàng)性思路、提出新技術(shù)路徑的申請項(xiàng)目：
1. 芯粒分解組合與可復(fù)用設(shè)計(jì)方法。
研究集成芯片和芯粒的形式化描述，分解-組合理論及建模方法，研究計(jì)算/存儲/互連/功率/傳感/射頻等芯粒的可復(fù)用設(shè)計(jì)方法。
2. 多芯粒并行處理與互連架構(gòu)。
研究面向2.5D/3D集成的高算力、可擴(kuò)展架構(gòu)，計(jì)算/存儲/通信等芯粒間的互連網(wǎng)絡(luò)及容錯(cuò)機(jī)制，多芯異構(gòu)的編譯工具鏈等。
3. 集成芯片多場仿真與EDA。
研究面向芯粒尺度的電-熱-力耦合多物理場計(jì)算方法與快速仿真工具，面向集成芯片的綜合/布局/布線自動化設(shè)計(jì)工具，集成芯片的可測性設(shè)計(jì)等。
4. 集成芯片電路設(shè)計(jì)技術(shù)。
研究面向2.5D/3D集成的高速、高能效串行/并行、射頻、硅光接口電路，大功率集成芯片的電源管理電路與系統(tǒng)等。
5. 集成芯片2.5D/3D工藝技術(shù)。
研究大尺寸硅基板（Interposer）的制造技術(shù)，高密度、高可靠的2.5D/3D集成工藝、材料等，萬瓦級芯片的散熱方法，光電集成封裝工藝等。
（二）重點(diǎn)支持項(xiàng)目。
基于本重大研究計(jì)劃的核心科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2023年擬優(yōu)先資助前期研究成果積累較好、交叉性強(qiáng)、對總體科學(xué)目標(biāo)有較大貢獻(xiàn)的申請項(xiàng)目：
1．高性能集成芯片容錯(cuò)互連架構(gòu)。
研究大規(guī)模2.5D/3D集成芯片的容錯(cuò)互連架構(gòu)，探索多芯粒集成下可重構(gòu)互連拓?fù)浜腿蒎e(cuò)路由機(jī)制。互連架構(gòu)支持百芯粒/萬核級規(guī)模下多種互連拓?fù)鋭討B(tài)重構(gòu)，容錯(cuò)機(jī)制能容忍核故障、芯粒故障、芯粒間互連故障等類型。實(shí)現(xiàn)互連架構(gòu)模擬器并開源。
2. 芯粒形式化描述與仿真器。
研究不同功能芯粒的分解組合的形式化描述和語言，并構(gòu)建基于上述描述的萬核級集成芯片仿真器，可準(zhǔn)確模擬計(jì)算、存儲、IO、通信、有源硅基板（Interposer）等不少于20種芯粒行為，支持10種以上端/邊/云應(yīng)用場景的性能評估。實(shí)現(xiàn)形式化描述語言仿真器并開源。
3. 支持芯粒間緩存一致性的訪存機(jī)制。
研究同構(gòu)/異構(gòu)多芯粒系統(tǒng)的緩存一致性機(jī)制，探索集成芯片的多級緩存架構(gòu)、可擴(kuò)展的存儲管理機(jī)制以及基于片上網(wǎng)絡(luò)的訪存優(yōu)化策略。構(gòu)建芯粒間的緩存一致性訪存行為級模型，支持256核以上規(guī)模的CC-NUMA架構(gòu)，典型延遲低于100ns，并開源功能驗(yàn)證模擬器。
4. 面向萬瓦級集成芯片的供電架構(gòu)與電路。
研究高功率密度集成供電架構(gòu)和電路，探索面向萬瓦級集成芯片的多級、低損耗供電架構(gòu)?；谙冗M(jìn)封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整體峰值效率大于85%，末級DC-DC芯片電流密度大于1.5A/mm2的高效率、大功率供電電路。
5. 硅基光互連接口電路。
研究硅基光互連接口，探索高帶寬硅光器件、CMOS工藝兼容的收發(fā)機(jī)電路、異質(zhì)集成封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單路100Gbps以上速率、帶寬密度不低于100Gbps/mm2、能效優(yōu)于4pJ/bit的光互連接口芯片。
6. 高能效的芯?；ミB并行接口電路。
研究面向2.5D集成芯粒間互連的高能效、高密度并行互連接口電路。探索多速率、多協(xié)議兼容的收發(fā)機(jī)電路架構(gòu)；寬調(diào)諧范圍的時(shí)鐘生成與恢復(fù)電路；低功耗均衡技術(shù)；兼容NRZ/PAM調(diào)制模式的互連接口。實(shí)現(xiàn)單線最高速率>32Gb/s，最佳能效≤0.7pJ/bit，誤碼率≤1E-12的互連并行接口電路。
7. 大規(guī)模芯?；ミB的布局布線算法。
研究大規(guī)模芯粒互連的快速自動化布局布線算法，探索基于機(jī)器學(xué)習(xí)的信號完整性分析方法，信號完整性驅(qū)動的芯粒布局與互連布線算法，帶約束條件的單/多目標(biāo)的最優(yōu)化布局布線算法，實(shí)現(xiàn)支持百芯粒/十萬互連線級規(guī)模、滿足單線速率大于16Gbps的信號完整性要求集成芯片布局布線EDA工具并開源。
8. 2.5D集成互連線的高效電磁場計(jì)算方法。
研究集成芯片分層、高密度、寬頻帶互連線的高效電磁場建模方法，探索基于數(shù)值路徑變換算法的分層格林函數(shù)快速計(jì)算方法，網(wǎng)格剖分的自動化與加速計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對5層以上金屬互連線工藝、邊緣布線密度不小于300 IO/mm、頻率范圍覆蓋0-16GHz的互連線簽核（Sign-off）級精度快速電磁場仿真器并開源。
9.超高密度鍵合的基礎(chǔ)理論和界面跨尺度力學(xué)模型。
研究堆疊界面的超高密度直接鍵合的基礎(chǔ)理論，探索多場耦合下界面的應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系，建立芯粒-晶圓鍵合界面的跨尺度力學(xué)模型。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電接口陣列對準(zhǔn)連通≥4×104個(gè)/mm2，支撐在180℃低溫退火工藝下實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)度大于1.5 J/m2的高可靠性鍵合。實(shí)現(xiàn)高密度鍵合力學(xué)仿真工具并開源。
10. 大尺寸硅基板（Interposer）工藝的翹曲模型與應(yīng)力優(yōu)化。
研究大尺寸硅基板制造技術(shù)，構(gòu)建晶圓級翹曲模型及應(yīng)力優(yōu)化方法，探索高深寬比的TSV、高密度的深溝槽電容等制造工藝的應(yīng)力效應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)≥2400 mm2的大尺寸硅基板，并示范深溝槽、硅通孔等工藝流程后的12英寸晶圓翹曲值均不超過200μm。實(shí)現(xiàn)翹曲模型仿真工具并開源。
四、項(xiàng)目遴選的基本原則
（一）緊密圍繞核心科學(xué)問題，注重需求及應(yīng)用背景約束，鼓勵(lì)原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性和交叉性的前沿探索。
（二）優(yōu)先資助能夠解決集成芯片領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)難題，并具有應(yīng)用前景的研究項(xiàng)目，要求項(xiàng)目成果在該重大研究計(jì)劃框架內(nèi)開源。
（三）重點(diǎn)支持項(xiàng)目應(yīng)具有良好的研究基礎(chǔ)和前期積累，對總體科學(xué)目標(biāo)有直接貢獻(xiàn)與支撐。
五、2023年度資助計(jì)劃
擬資助培育項(xiàng)目10-20項(xiàng)，直接費(fèi)用的平均資助強(qiáng)度約為80萬元/項(xiàng)，資助期限為3年，培育項(xiàng)目申請書中研究期限應(yīng)填寫“2024年1月1日-2026年12月31日”；擬資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目7-10項(xiàng)，直接費(fèi)用的平均資助強(qiáng)度約為300萬元/項(xiàng)，資助期限為4年，重點(diǎn)支持項(xiàng)目申請書中研究期限應(yīng)填寫“2024年1月1日-2027年12月31日”。
六、申請要求及注意事項(xiàng)
（一）申請條件。
本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目申請人應(yīng)當(dāng)具備以下條件：
1. 具有承擔(dān)基礎(chǔ)研究課題的經(jīng)歷；
2. 具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)（職稱）。
在站博士后研究人員、正在攻讀研究生學(xué)位以及無工作單位或者所在單位不是依托單位的人員不得作為申請人進(jìn)行申請。
（二）限項(xiàng)申請規(guī)定。
執(zhí)行《2023年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》“申請規(guī)定”中限項(xiàng)申請規(guī)定的相關(guān)要求。
（三）申請注意事項(xiàng)。
申請人和依托單位應(yīng)當(dāng)認(rèn)真閱讀并執(zhí)行本項(xiàng)目指南、《2023年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》和《關(guān)于2023年度國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請與結(jié)題等有關(guān)事項(xiàng)的通告》中相關(guān)要求。
1. 本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)行無紙化申請。申請書提交日期為2023年9月1日－2023年9月7日16時(shí)。
（1）申請人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中重大研究計(jì)劃項(xiàng)目的填報(bào)說明與撰寫提綱要求在線填寫和提交電子申請書及附件材料。
（2）本重大研究計(jì)劃旨在緊密圍繞核心科學(xué)問題，對多學(xué)科相關(guān)研究進(jìn)行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個(gè)項(xiàng)目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計(jì)劃擬解決的具體科學(xué)問題和項(xiàng)目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項(xiàng)目名稱、科學(xué)目標(biāo)、研究內(nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費(fèi)等。
（3）申請書中的資助類別選擇“重大研究計(jì)劃”，亞類說明選擇“培育項(xiàng)目”或“重點(diǎn)支持項(xiàng)目”，附注說明選擇“集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)”，受理代碼選擇T02，并根據(jù)申請項(xiàng)目的具體研究內(nèi)容選擇不超過5個(gè)申請代碼。
培育項(xiàng)目和重點(diǎn)支持項(xiàng)目的合作研究單位均不得超過2個(gè)。
（4）申請人在申請書“立項(xiàng)依據(jù)與研究內(nèi)容”部分，應(yīng)當(dāng)首先說明申請符合本項(xiàng)目指南中的具體資助研究方向(寫明指南中的研究方向序號和相應(yīng)內(nèi)容)，以及對解決本重大研究計(jì)劃核心科學(xué)問題、實(shí)現(xiàn)本重大研究計(jì)劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻(xiàn)。
如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計(jì)劃相關(guān)的其他科技計(jì)劃項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項(xiàng)目與其他相關(guān)項(xiàng)目的區(qū)別與聯(lián)系。
2. 依托單位應(yīng)當(dāng)按照要求完成依托單位承諾、組織申請以及審核申請材料等工作。在2023年9月7日16時(shí)前通過信息系統(tǒng)逐項(xiàng)確認(rèn)提交本單位電子申請書及附件材料，并于9月8日16時(shí)前在線提交本單位項(xiàng)目申請清單。
3. 其他注意事項(xiàng)。
（1）為實(shí)現(xiàn)重大研究計(jì)劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)承諾遵守相關(guān)數(shù)據(jù)和資料管理與共享的規(guī)定，項(xiàng)目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計(jì)劃其他項(xiàng)目之間的相互支撐關(guān)系。
（2）為加強(qiáng)項(xiàng)目的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)項(xiàng)目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計(jì)劃將每年舉辦1次資助項(xiàng)目的年度學(xué)術(shù)交流會，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會。獲資助項(xiàng)目負(fù)責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計(jì)劃指導(dǎo)專家組和管理工作組所組織的上述學(xué)術(shù)交流活動。
（四）咨詢方式。
國家自然科學(xué)基金委員會交叉科學(xué)部二處
聯(lián)系電話：010-62329489
（來源：國家自然科學(xué)基金委員會）
