關(guān)于發(fā)布集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)重大研究計(jì)劃2024年度項(xiàng)目指南的通告

國(guó)科金發(fā)計(jì)〔2024〕135號(hào)

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)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2024年度項(xiàng)目指南，請(qǐng)申請(qǐng)人及依托單位按項(xiàng)目指南所述要求和注意事項(xiàng)申請(qǐng)。 

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)

2024年4月30日

集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)重大研究計(jì)劃2024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(guó)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(wèn)題，通過(guò)對(duì)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(guó)芯片研究水平的提升，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(lái)的全新問(wèn)題，擬通過(guò)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(jí)的新技術(shù)路徑，培養(yǎng)一支有國(guó)際影響力的研究隊(duì)伍，提升我國(guó)在芯片領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力。 

二、核心科學(xué)問(wèn)題 

本重大研究計(jì)劃針對(duì)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(wèn)題展開(kāi)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(dòng)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(wàn)核級(jí)規(guī)模集成芯片的設(shè)計(jì)。

（三）芯粒尺度的多物理場(chǎng)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(chǎng)的相互耦合機(jī)制，構(gòu)建芯粒尺度的多物理場(chǎng)、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、2024年度資助的研究方向 

（一）培育項(xiàng)目。

基于上述科學(xué)問(wèn)題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2024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(qǐng)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(chǔ)/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(chǔ)/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(chǎng)仿真與EDA。

研究面向芯粒尺度的電-熱-力耦合多物理場(chǎng)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(dòng)化設(shè)計(jì)工具，集成芯片的可測(cè)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/無(wú)線、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(wàn)瓦級(jí)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(wèn)題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2024年擬優(yōu)先資助前期研究成果積累較好、交叉性強(qiáng)、對(duì)總體科學(xué)目標(biāo)有較大貢獻(xiàn)的申請(qǐng)項(xiàng)目： 

1．緩存一致性與存儲(chǔ)系統(tǒng)。

研究異構(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(jí)緩存架構(gòu)、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)管理機(jī)制以及基于片上網(wǎng)絡(luò)的訪存優(yōu)化策略與服務(wù)質(zhì)量（QoS）優(yōu)化機(jī)制。構(gòu)建芯粒間的緩存一致性訪存行為級(jí)模型，支持≥2種異構(gòu)芯粒（CPU、GPU等）間的緩存一致性，CPU總核數(shù)≥256，≥7種緩存行的穩(wěn)定狀態(tài)，典型延遲＜200個(gè)周期，并開(kāi)源功能驗(yàn)證模擬器。

2. 芯粒分解和組合優(yōu)化方法。

針對(duì)端-邊-云等計(jì)算場(chǎng)景，研究芯粒分解和組合優(yōu)化理論，探索芯粒的函數(shù)化表示方式，建立復(fù)雜應(yīng)用到芯粒的映射，研究映射的穩(wěn)定性和魯棒性理論，形成完備芯粒庫(kù)構(gòu)造方法。相比定制化設(shè)計(jì)性能損失小于20%，芯粒間功能冗余度不超過(guò)20%，形成分解組合工具并開(kāi)源。 

3. 多光罩集成芯片的布局布線方法。

以最小化硅基板制造光罩層數(shù)、跨光罩互連數(shù)等為目標(biāo)，研究多光罩集成芯片的自動(dòng)化布局布線方法，探索TSV/互連線/深槽電容工藝與設(shè)計(jì)協(xié)同優(yōu)化方法，實(shí)現(xiàn)支持≥4倍光罩面積尺寸，百芯粒量級(jí)總互連線數(shù)≥105的集成芯片布局布線EDA工具并開(kāi)源。 

4. 集成芯片的可測(cè)試性設(shè)計(jì)方法。

研究高可測(cè)試性、即插即用和低開(kāi)銷的集成芯片測(cè)試總線架構(gòu)，突破因可觀測(cè)引腳受限導(dǎo)致的瓶頸，探索集成芯片的層次化測(cè)試調(diào)度和故障診斷等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可測(cè)試性設(shè)計(jì)EDA工具并開(kāi)源，互連故障覆蓋率≥99%，測(cè)試架構(gòu)硬件開(kāi)銷≤5%。 

5. 高能效的芯?；ミB單端并行接口電路。

研究高能效、高密度的2.5D并行互連接口電路技術(shù)。探索高能效收發(fā)機(jī)電路、寬調(diào)諧范圍的時(shí)鐘生成電路；面向多種互連標(biāo)準(zhǔn)、不同信道，研究信號(hào)編碼、均衡電路的可重構(gòu)技術(shù)；研究極低發(fā)射電壓擺幅下的抗噪聲技術(shù)。實(shí)現(xiàn)單線最高速率≥32Gb/s，最佳能效≤0.5pJ/bit，兼容NRZ/PAM的互連并行接口電路，并開(kāi)源仿真模型。 

6. 面向芯粒尺度的多場(chǎng)仿真算法與求解器。

研究面向芯粒集成工藝的電-熱-力耦合模型，探索集成芯片關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、材料與界面的多物理場(chǎng)模擬數(shù)值方法，實(shí)現(xiàn)計(jì)算網(wǎng)格自動(dòng)剖分，開(kāi)發(fā)跨尺度的多場(chǎng)仿真求解器并開(kāi)源，計(jì)算精度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差范圍小于10%。 

7. 大尺寸硅基板制造技術(shù)及翹曲模型和應(yīng)力優(yōu)化。

研究大尺寸硅基板（Interposer）制造技術(shù)，構(gòu)建晶圓級(jí)翹曲模型及應(yīng)力優(yōu)化方法，探索高密度、高深寬比的硅通孔（TSV）、深溝槽電容（DTC）等制造工藝的應(yīng)力效應(yīng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)≥4倍光罩面積尺寸的硅基板制備，并實(shí)現(xiàn)深溝槽電容、硅通孔等工藝流程后的12英寸晶圓翹曲值不超過(guò)200μm。建立晶圓級(jí)翹曲分析及預(yù)測(cè)模型，開(kāi)發(fā)應(yīng)力優(yōu)化仿真工具并開(kāi)源。

 8. 三維集成高效散熱材料與結(jié)構(gòu)。

探索多熱點(diǎn)強(qiáng)耦合狀態(tài)下的熱分布特征與高效熱輸運(yùn)機(jī)制，異質(zhì)散熱新材料集成與界面熱輸運(yùn)調(diào)控方法，微通道散熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)化換熱方法。面向萬(wàn)瓦級(jí)3D集成芯片系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)芯粒3D堆疊單模塊功率≥2000W，層數(shù)≥3層，最高熱流密度≥1000W/cm2。完成多尺度熱點(diǎn)預(yù)測(cè)與熱分布仿真工具、高效熱管理設(shè)計(jì)工具并開(kāi)源。 

（三）集成項(xiàng)目。

本年度擬遴選具有重大應(yīng)用價(jià)值和良好研究基礎(chǔ)的研究方向進(jìn)行集成資助，具體研究方向如下：

1．異構(gòu)計(jì)算三維集成芯片。

研究三維集成芯片的跨層次協(xié)同設(shè)計(jì)方法，探索異構(gòu)芯粒的模塊化組合與優(yōu)化方法，驗(yàn)證垂直供電架構(gòu)與電路、硅基板自動(dòng)化布局布線、高密度芯粒-晶圓鍵合等關(guān)鍵技術(shù)。研制可重用有源硅基板（Active Interposer），三維堆疊界面峰值通信帶寬≥1Tbps。實(shí)現(xiàn)異構(gòu)計(jì)算三維集成芯片原型，至少包含CPU、存儲(chǔ)、存算等4種以上芯粒，異構(gòu)芯?？倲?shù)≥16，總存儲(chǔ)≥512Mb，總算力≥100TOPS，在自主工藝上實(shí)現(xiàn)異構(gòu)計(jì)算能效高于同算力10nm以下GPU/NPU芯片水平。完成集成芯片在智能機(jī)器人、邊緣計(jì)算等場(chǎng)景中的應(yīng)用驗(yàn)證。 

四、項(xiàng)目遴選的基本原則

（一）緊密圍繞核心科學(xué)問(wèn)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(kāi)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(duì)總體科學(xué)目標(biāo)有直接貢獻(xiàn)與支撐，并鼓勵(lì)研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合申請(qǐng)。 

五、2024年度資助計(jì)劃

擬資助培育項(xiàng)目15項(xiàng)左右，直接費(fèi)用的平均資助強(qiáng)度約為80萬(wàn)元/項(xiàng)，資助期限為3年，培育項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)中研究期限應(yīng)填寫(xiě)“2025年1月1日-2027年12月31日”；擬資助重點(diǎn)支持項(xiàng)目8項(xiàng)左右，直接費(fèi)用的平均資助強(qiáng)度約為300萬(wàn)元/項(xiàng)，資助期限為4年，重點(diǎn)支持項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)中研究期限應(yīng)填寫(xiě)“2025年1月1日-2028年12月31日”；擬資助集成項(xiàng)目1項(xiàng)，直接費(fèi)用的平均資助強(qiáng)度約為1500萬(wàn)元，資助期限為4年，集成項(xiàng)目申請(qǐng)書(shū)中研究期限應(yīng)填寫(xiě)“2025年1月1日－2028年12月31日”。 

六、申請(qǐng)要求及注意事項(xiàng) 

（一）申請(qǐng)條件。

本重大研究計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)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(jí)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(wú)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(qǐng)人進(jìn)行申請(qǐng)。 

（二）限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定。

執(zhí)行《2024年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》“申請(qǐng)規(guī)定”中限項(xiàng)申請(qǐng)規(guī)定的相關(guān)要求。 

（三）申請(qǐng)注意事項(xiàng)。

申請(qǐng)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、《2024年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目指南》和《關(guān)于2024年度國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目申請(qǐng)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(wú)紙化申請(qǐng)。申請(qǐng)書(shū)提交日期為2024年5月30日－2024年6月5日16時(shí)。 

（1）申請(qǐng)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(shuō)明與撰寫(xiě)提綱要求在線填寫(xiě)和提交電子申請(qǐng)書(shū)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(wèn)題，對(duì)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(shì)整合，成為一個(gè)項(xiàng)目集群。申請(qǐng)人應(yīng)根據(jù)本重大研究計(jì)劃擬解決的具體科學(xué)問(wèn)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?jī)?nèi)容、技術(shù)路線和相應(yīng)的研究經(jīng)費(fèi)等。 

（3）申請(qǐng)書(shū)中的資助類別選擇“重大研究計(jì)劃”，亞類說(shuō)明選擇“培育項(xiàng)目”“重點(diǎn)支持項(xiàng)目”或“集成項(xiàng)目”，附注說(shuō)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(qǐng)項(xiàng)目的具體研究?jī)?nèi)容選擇不超過(guò)5個(gè)申請(qǐng)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(guò)2個(gè)，集成項(xiàng)目合作研究單位不得超過(guò)4個(gè)。 

（4）申請(qǐng)人在申請(qǐng)書(shū)起始部分應(yīng)明確說(shuō)明申請(qǐng)符合本項(xiàng)目指南中的資助研究方向（寫(xiě)明指南中的研究方向序號(hào)和相應(yīng)內(nèi)容），以及對(duì)解決本重大研究計(jì)劃核心科學(xué)問(wèn)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(qǐng)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(qǐng)書(shū)正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請(qǐng)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(qǐng)以及審核申請(qǐng)材料等工作。在2024年6月5日16時(shí)前通過(guò)信息系統(tǒng)逐項(xiàng)確認(rèn)提交本單位電子申請(qǐng)書(shū)及附件材料，并于6月6日16時(shí)前在線提交本單位項(xiàng)目申請(qǐng)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(guò)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(huì)，并將不定期地組織相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研討會(huì)。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(dòng)。 

（四）咨詢方式?！?/strong>