微電子芯片，也被稱為集成電路(IC)，是現(xiàn)代社會的核心。作為電子設備的重要組成部分，集成電路促進了通信、計算、醫(yī)療、軍事系統(tǒng)、交通、清潔能源以及無數(shù)其他對美國國家和經(jīng)濟安全至關重要的應用的發(fā)展。分立半導體存儲器和存儲器（DRAM和NAND）目前幾乎占所有集成電路銷售的三分之一，并且比半導體行業(yè)任何其他領域增長更快，預計這一趨勢將持續(xù)下去。目前，存儲器和存儲芯片約占世界300mm半導體晶圓產(chǎn)量的三分之二。

在數(shù)據(jù)經(jīng)濟和當前“數(shù)據(jù)爆炸”時代推動下，計算生態(tài)系統(tǒng)中生成和存儲的數(shù)據(jù)量呈指數(shù)級增長，這也使得半導體內(nèi)存和存儲在整個計算基礎設施中發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著數(shù)據(jù)的持續(xù)增長，工作負載和應用程序被迫遷移到內(nèi)存容量更大的體系結(jié)構(gòu)。此外，存儲器和存儲技術(shù)的進步為半導體技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎，其迭代速度大約是前沿邏輯的兩倍，需要世界上最先進的制造工藝技術(shù)和工具。

與其他國家相比，美國在存儲領域中的競爭力面臨著幾個挑戰(zhàn)，包括規(guī)模經(jīng)濟和更有限的投資激勵。隨著美國希望通過國家半導體技術(shù)中心(NSTC)加強對半導體行業(yè)的投資，在基礎存儲器技術(shù)領域的投資和建立卓越存儲器聯(lián)盟，都對確保美國在整個微電子領域的持續(xù)競爭力至關重要。這一努力將需要許多不同的創(chuàng)新，包括新存儲器架構(gòu)、新材料、器件和工藝技術(shù)的想法，以及制造工具的進步。

在本文中，美光和西部數(shù)據(jù)概述了存儲器行業(yè)，并詳細介紹了美國存儲器行業(yè)面臨的競爭挑戰(zhàn)，確定了與存儲器領域相關的特定技術(shù)重點領域，并針對每個領域提出了建議。

過去70年里，半導體電子技術(shù)的進步推動并增強了無數(shù)行業(yè)，如電信（廣播、電視、電話、互聯(lián)網(wǎng)）、商業(yè)、航空航天和國防以及銀行等產(chǎn)業(yè)。我們生活的方方面面都與半導體交織在一起，因此半導體在美國國民經(jīng)濟活動和國家安全中發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而，與其他細分市場相比，半導體行業(yè)競爭力的成本（資本和運營）較高。美國半導體行業(yè)每年將約五分之一的收入投入研發(fā)（2020年為440億美元），在美國主要行業(yè)中所占比例第二高，僅次于制藥業(yè)。持續(xù)的進步對于提高美國在半導體領域的競爭力至關重要，這需要在核心研究、制造技術(shù)、基礎設施和生態(tài)系統(tǒng)方面加大持續(xù)投資。

根據(jù)Gartner，Inc.的調(diào)查結(jié)果，2021全球半導體收入總計5950億美元，比2020年增長26.3%。這一收入增長是由不斷增長的計算基礎設施需求以及Covid-19大流行推動的。圖1顯示了2021年各細分市場的情況。

邏輯部分的特點是處理數(shù)字數(shù)據(jù)的集成電路，其組件需要不斷縮放以在成本、性能、功率和特征方面具有競爭力。例如微處理器、圖形處理器、無線基帶處理器、無線片上網(wǎng)絡和微控制器等等。豐富的消費后市場的產(chǎn)品需求支撐著電信和互聯(lián)網(wǎng)（數(shù)據(jù)中心、智能手機、游戲設備等）先進的半導體工藝技術(shù)。在過去的十年里，不斷重新開發(fā)和改進的邏輯芯片成本過高，這使得全球只有少數(shù)幾家最大的公司擁有生產(chǎn)能力。

存儲器/數(shù)據(jù)存儲的特點是，在性能和保持要求的范圍內(nèi)存儲和檢索數(shù)據(jù)的集成電路組件。該細分市場由DRAM和NAND技術(shù)和產(chǎn)品占據(jù)主導地位，需要一些最先進和尖端的半導體工藝技術(shù)。DRAM和NAND分別被用作幾乎所有電子應用程序和系統(tǒng)的工作存儲器和存儲器，包括智能手機、個人電腦、服務器和車輛。雖然DRAM和NAND有一些相似之處，但它們也有一些關鍵的區(qū)別，這將在下一節(jié)中討論。

存儲器領域的獨特之處在于，技術(shù)創(chuàng)新對于嵌入式集成電路技術(shù)(主要由制造廠生產(chǎn))和獨立產(chǎn)品(在專用設施生產(chǎn))是同等重要的。到目前為止，半導體行業(yè)依靠摩爾定律的縮放優(yōu)勢，已經(jīng)經(jīng)歷了可預測的發(fā)展節(jié)奏。然而，這種節(jié)奏被接近原子縮放極限技術(shù)所阻礙。向3D架構(gòu)設計方法的過渡可以擴展這些技術(shù)的進步，特別是在基于半導體的存儲器和存儲的情況下。鑒于對這些技術(shù)的爆炸性需求，以及對更高性能、更高能效和更先進功能的迅速增長的需求，基于半導體的內(nèi)存和存儲的重點發(fā)展至關重要。

模擬部分包括必須與連續(xù)、非離散（非數(shù)字）信息（例如來自傳感器、電氣設備和空中廣播的信息）接口的集成電路組件。該部分包括混合信號控制，其中模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，反之亦然。這類半導體采用專門的工藝技術(shù)，調(diào)整高靈敏度精度要求，往往使用非前沿（稱為傳統(tǒng)或落后工藝節(jié)點）技術(shù)制造。

最后一類是其他半導體技術(shù)的總稱：光電子、傳感器和分立（OSD）元件。特別是，分立元件執(zhí)行單獨的電子功能，如電阻器、晶體管和整流器。與模擬組件一樣，這些芯片使用跟蹤技術(shù)處理節(jié)點，或者在某些分立器件的情況下，使用完全不同且不太嚴格的工藝。

考慮到半導體在美國經(jīng)濟和國防所有領域發(fā)揮的關鍵作用，美國政府資助的研究支出迫切需要反映出該行業(yè)對國家未來安全和經(jīng)濟健康的重要性。雖然聯(lián)邦政府占美國半導體研發(fā)總投資的13%，但這一比例遠低于所有其他技術(shù)部門22%的平均水平，見圖2。美國在半導體行業(yè)的強大領導地位是公認的。隨著內(nèi)存在下一代計算中的重要性日益增加，美國聯(lián)邦投資必須優(yōu)先考慮內(nèi)存和存儲研發(fā)。

正如所討論的，通過為人工智能、5G和數(shù)據(jù)中心提供基礎能力，內(nèi)存和存儲的進步刺激了包括醫(yī)療保健、汽車、通信和國防在內(nèi)各行業(yè)的創(chuàng)新。由于這一點，以及前面提到的共同產(chǎn)生的“數(shù)據(jù)爆炸”，內(nèi)存和存儲已從2000年占全球半導體行業(yè)收入的10%增長到今天約占行業(yè)收入的30%。隨著技術(shù)進步對密度、性能和先進功能的要求不斷提高，這一趨勢將持續(xù)下去。例如，與4G手機相比，5G智能手機的內(nèi)存（DRAM）增加了50%，存儲（NAND）內(nèi)容增加了一倍。今天的自動駕駛車輛需要與高級數(shù)據(jù)中心服務器一樣多的DRAM和NAND存儲。隨著這項技術(shù)的發(fā)展和擴散，內(nèi)存消耗將繼續(xù)增加。國際數(shù)據(jù)公司（IDC）預測，到2025年，全球?qū)a(chǎn)生175ZB（每ZB等于一萬億GB）的數(shù)據(jù)。信息存儲支撐著這種數(shù)據(jù)經(jīng)濟，使半導體存儲器幾乎滲透到日常生活的方方面面，并為更廣泛的半導體生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展設定了步伐。

存儲器在電子系統(tǒng)中無處不在的特性意味著存儲單元約占半導體制造中整個器件數(shù)量的85%。然而，美國的存儲器制造僅占全球總量的2%?？紤]到DRAM和NAND在所有計算中的重要作用，以及作為以數(shù)據(jù)為中心的基礎設施需求的基礎，這種增長將繼續(xù)下去。DRAM和NAND通過增強精準醫(yī)療能力、優(yōu)化智能制造、為金融服務提供動力以及幫助實現(xiàn)自主交通，開啟了經(jīng)濟機遇。由于存儲技術(shù)在美國經(jīng)濟中的重要作用和數(shù)據(jù)安全的重要性，美國保持存儲技術(shù)的領先地位至關重要。聯(lián)邦倡議，如提議的NSTC，提供了一個獨特的機會，來支持持續(xù)的國內(nèi)存儲技術(shù)創(chuàng)新，從而支持美國的國家和經(jīng)濟安全。

一、NAND和DRAM擴展

雖然DRAM和NAND閃存在基本結(jié)構(gòu)器件形成和后端金屬化方面具有相似的技術(shù)元素，但它們也驅(qū)動著不同的獨特的前沿半導體技術(shù)需求。NAND具有幾個獨特的要求，特別是與高寬高比蝕刻相關的技術(shù)，其比一般的邏輯應用先進得多。類似地，DRAM需要精確沉積獨特的材料和領先的光刻技術(shù)，用于其他半導體部分不需要的高密度電容器結(jié)構(gòu)。對于DRAM和NAND來說，一代比特增長、成本降低以及最終各種終端產(chǎn)品的性能取決于健康的擴展路線圖。

二、新興和其他存儲

還有其他存儲器技術(shù)填補了利基應用和市場，包括獨立SRAM、NOR閃存和掩?？删幊蘎OM等不容易被DRAM和NAND閃存填補的易失性和非易失性存儲器技術(shù)?！靶屡d存儲器”類別包括專注于新型材料和架構(gòu)的開發(fā)，是專注于解決整個計算范式中新層的的新進企業(yè)，以及解決現(xiàn)有DRAM和NAND路線圖的更長范圍擴展限制。這些新興存儲器包括用于存儲單元的新型材料-電阻RAM、相變材料(PCM)、磁性RAM (MRAM)和基于鐵電材料的RAM (FeRAM)。雖然ReRAM和PCM在利基應用中取得了有限的成功，但它們不能作為DRAM和NAND閃存架構(gòu)的替代技術(shù)。

三、未來技術(shù)趨勢和挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)密度、帶寬能力和電源管理方面的持續(xù)改進仍然是內(nèi)存和存儲行業(yè)的優(yōu)先事項。這些優(yōu)先事項將通過新的創(chuàng)新材料和工藝技術(shù)，結(jié)合2.5D和3D支持的新計算架構(gòu)和模式，以及更先進的系統(tǒng)芯片（SoC）和封裝解決方案，實現(xiàn)持續(xù)的技術(shù)擴展。鑒于當今最先進的半導體解決方案的集成水平，這一研發(fā)工作還需要包括技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的關鍵要素。這一生態(tài)系統(tǒng)涵蓋了美國國家實驗室和學術(shù)界的核心研究、內(nèi)在工藝能力的設備供應商、實現(xiàn)產(chǎn)品進步的異構(gòu)封裝創(chuàng)新，以及與產(chǎn)能增長保持同步的成本效益測試方法。

隨著DRAM進入下一個開發(fā)階段，由于該技術(shù)接近其基于當前確定的材料和工藝的基本物理極限，它將面臨若干挑戰(zhàn)。這些限制包括非常昂貴的極紫外（EUV）光刻，其需要顯著的每比特成本縮放。當今最先進的設備和系統(tǒng)中的尖端DRAM是基于大約12納米至15納米的最小特征，這是由于DRAM的結(jié)構(gòu)要求光刻能力超出最先進的邏輯要求。隨著傳統(tǒng)DRAM擴展的物理極限逼近，出現(xiàn)了顛覆性技術(shù)轉(zhuǎn)型的機會，這將對行業(yè)動態(tài)產(chǎn)生重大影響。與NAND的開發(fā)類似，全球各地的研發(fā)人員都在努力通過遷移到3D來顛覆平面DRAM技術(shù)。雖然相當多的研發(fā)人員已經(jīng)探索了取代DRAM的各種類型的內(nèi)存技術(shù)，但沒有一種技術(shù)能夠在速度、可靠性和可擴展性方面與DRAM競爭。

NAND閃存體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)遷移到3D，每一個連續(xù)的新一代3D NAND驅(qū)動器都會通過添加更多的存儲層來增加位的面積密度，這也導致存儲器陣列的橫向縮放以增加對存儲器位的接觸，從而降低每個新3D節(jié)點提供的越來越便宜的存儲器能力。與DRAM類似，隨著行業(yè)發(fā)展到數(shù)百甚至數(shù)千層，工藝變得越來越復雜，單片3D NAND解決方案需要巨大的未來創(chuàng)新，以繼續(xù)實現(xiàn)性能和成本的進步。

為了幫助確保存儲器技術(shù)中比特密度縮放和/或比特成本降低的持續(xù)步伐，必須在基于替代存儲機制的“新興”和新存儲器概念中加強額外的研究路徑，還必須同時關注架構(gòu)創(chuàng)新，以利用新內(nèi)存技術(shù)所支持的功能，并最大限度地提高市場上終端應用的系統(tǒng)級性能和成本效益。這些新的存儲器系統(tǒng)概念化，或邏輯存儲器層次結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)想，可以產(chǎn)生更高效的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過靈活使用存儲器和邏輯器件進行優(yōu)化，從而獲得顯著的系統(tǒng)級性能增益，避開當前的限制。

此外，還需要進一步投資開發(fā)新的芯片堆疊方法，即所謂的異構(gòu)集成（HI），這也就需要多芯片鍵合和專用封裝。這項技術(shù)將計算機體系結(jié)構(gòu)中尚未統(tǒng)一集成的不同部分緊密結(jié)合在一起，從而提供了更高的信息傳輸速度和能耗降低。HI還允許實現(xiàn)對傳統(tǒng)的線和焊球連接來說過于復雜和/或不切實際的新架構(gòu)。

當前的數(shù)據(jù)處理方案依賴于數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)處理分離的體系結(jié)構(gòu)，這就需要不斷地在內(nèi)存中來回傳輸信息，會在時間和精力上產(chǎn)生巨大的性能成本。“存儲墻”指的是系統(tǒng)中的時間和能量瓶頸，而由高級分析、大數(shù)據(jù)、人工智能、機器學習和視頻流驅(qū)動的數(shù)據(jù)量的巨大增長加劇了這一問題。新的內(nèi)存創(chuàng)新始于，利用通過使內(nèi)存更集中于計算中心來消除高昂成本的數(shù)據(jù)移動方法，從而創(chuàng)建所謂的“以內(nèi)存為中心”的體系結(jié)構(gòu)。組織機構(gòu)正在利用前所未有的內(nèi)存技術(shù)創(chuàng)新，使計算更接近數(shù)據(jù)源，從而大幅提高性能并開啟技術(shù)轉(zhuǎn)型的新時代。研發(fā)領先的內(nèi)存技術(shù)是支持這一轉(zhuǎn)變的關鍵。

通過將計算功能放在DRAM附近（也稱為近內(nèi)存計算），可以獲得更大的效率增益。通過直接在用于內(nèi)存計算的快速內(nèi)存（如DRAM）上執(zhí)行計算，可以實現(xiàn)更高的效率。模擬計算和完全模擬加速器通過為每個存儲器單元提供大量可能的狀態(tài)，并并行地對大量數(shù)據(jù)執(zhí)行計算來進一步擴展范圍以提高效率。雖然這是一個有前途的方向，但設備特性和可變性仍然是關鍵挑戰(zhàn)，合適的高質(zhì)量模擬存儲設備仍然難以找到。特定的綁定工作負載更適合特定類型的以內(nèi)存為中心的處理解決方案，或者處理解決方案的組合，而向特定領域體系結(jié)構(gòu)（DSA）發(fā)展的趨勢加劇了這種情況。DSA可以根據(jù)正在處理的工作負載或域的特性，調(diào)整體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)更高的效率。

每個計算系統(tǒng)都有一個最大允許功率，在圖3中標記為“系統(tǒng)功率墻”，是數(shù)據(jù)位傳輸（以GB/s為單位的帶寬）和數(shù)據(jù)移動成本（PJ/B）的最大組合。雖然模擬加速器的效率最高，但只有某些工作負載適合這種計算方法，因此DSA將規(guī)定如何在新架構(gòu)和傳統(tǒng)架構(gòu)之間最佳地分配工作負載。

我們已經(jīng)開始看到集成電路基礎設施的變革和存儲器的發(fā)展，為了支持日益數(shù)據(jù)驅(qū)動的生活方式的需求。內(nèi)存和存儲芯片技術(shù)已經(jīng)過渡到后摩爾定律體系：3D縮放模式，這一轉(zhuǎn)變推動了下一代材料、單元工藝、器件、電路和架構(gòu)技術(shù)解決方案研發(fā)的重大轉(zhuǎn)變。利用基于第一原理的方法，需要一種有效的方法來探索和評估用于連續(xù)存儲芯片解決方案的新材料和器件。支持這種轉(zhuǎn)變的生態(tài)系統(tǒng)，包括用于材料、工藝、復雜3D結(jié)構(gòu)的工具，以及用于材料、結(jié)構(gòu)和TCAD建模的平臺，需要在支持持續(xù)3D縮放的道路上發(fā)展和成熟。

在這條道路上繼續(xù)前進，需要對計算、內(nèi)存和存儲之間的交互進行徹底的重新想象。最優(yōu)解決方案是將所有組件作為一個整體，包括材料、新型器件、電路設計、架構(gòu)和異構(gòu)（3D）封裝，同時將框架、操作系統(tǒng)、軟件和應用程序優(yōu)化合并在一起，并仍然滿足新計量的安全要求和需求。

以內(nèi)存為中心的計算是在內(nèi)存限制的工作負載下，以低能耗和高性能執(zhí)行高級計算的邏輯路徑，包括人工智能推理和訓練。任何以內(nèi)存為中心的計算都需要從應用程序到存儲位的集成創(chuàng)新，包括架構(gòu)、框架、操作系統(tǒng)和內(nèi)存系統(tǒng)。計算堆棧中的所有項目必須在系統(tǒng)級驅(qū)動的以內(nèi)存為中心的范例中一起發(fā)展。

采用以內(nèi)存為中心的架構(gòu)為快速、高效的計算系統(tǒng)創(chuàng)造了巨大的潛力。但是，根據(jù)以數(shù)據(jù)為中心的工作負載結(jié)構(gòu)，需要在帶寬和能量之間進行權(quán)衡。為了實現(xiàn)這一點，系統(tǒng)必須采用異構(gòu)設計，如圖4所示：1）從當前通用的以計算為中心的體系結(jié)構(gòu)發(fā)展而來；2）采用新型專用加速器感知設計；3）采用以內(nèi)存為中心的、領域特定的新型架構(gòu)、數(shù)據(jù)移動感知編程模型以及緊密耦合的內(nèi)存和計算架構(gòu)，將更多計算推向內(nèi)存。

圖5展示了當前和未來以內(nèi)存為中心的計算新模式的構(gòu)建模塊。通過以3D方式堆疊內(nèi)存芯片（稱為高帶寬內(nèi)存（HBM）），并以2.5D方式將這些堆棧與系統(tǒng)集成，使工作負載更接近內(nèi)存。現(xiàn)在，人們正在探索新的存儲架構(gòu)，將邏輯功能插入到硅級的存儲芯片中，與存儲陣列一起，并在存儲陣列內(nèi)部，以實現(xiàn)深層內(nèi)存功能。將這種存儲器和計算協(xié)同再向前推進一步，我們可以想象內(nèi)存和邏輯的完全融合，其中模擬內(nèi)存功能被安排來提供并發(fā)計算能力。

為了實現(xiàn)存儲技術(shù)的突破性發(fā)展，需要能夠與傳統(tǒng)器件集成的新概念和相關材料。為了與當前的DRAM和NAND技術(shù)競爭，任何新的存儲器或選擇設備的發(fā)現(xiàn)都必須在性能、功率、面積、功能、成本和復雜性等許多（如果不是全部）關鍵設備指標方面提供顛覆性的優(yōu)勢。效益評估必須考慮整體系統(tǒng)級需求，并對材料、工藝、器件和電路以及系統(tǒng)架構(gòu)的整個堆棧進行基準測試?？s放考慮已經(jīng)被推進到可能需要利用固有的2D和1D材料設備解決方案的程度，并且可能需要在接近原子分辨率下工作的概念。重要的是理解基本的器件機制，以及某些設備概念缺陷（例如，可能涉及開關機制中的原子運動），這通常會導致設備級別的可變性或隨機性。為了在大型陣列實施中使用，必須幾乎完全消除任何設備性能變化。

為了確保美國在半導體存儲器和存儲技術(shù)關鍵領域的領導地位，NSTC應制定并闡明，實現(xiàn)下一代這些技術(shù)的長期（>5年）愿景和路線圖。

卓越存儲聯(lián)盟（MCOE）將支持這一時代的變革和所需的新技術(shù)創(chuàng)新。MCOE應是跨行業(yè)、學術(shù)界和政府的重點工作，具有與克服本文概述中的挑戰(zhàn)相關的明確目標，并應與其他關鍵卓越聯(lián)盟（Coe）保持一致，以支持NSTC的總體目標。

MCOE應專注于存儲器的材料、工藝、3D結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)的競爭前研究，并與其他Coe在封裝和互連技術(shù)方面進行合作，以實現(xiàn)下一代高能效計算和特定領域加速器?；顒討ㄈS設計自動化和建模工具/方法的開發(fā)。MCOE還應確定一系列全國性的內(nèi)存性能擴展所面臨的重大挑戰(zhàn)，鼓勵整個美國半導體生態(tài)系統(tǒng)的大規(guī)模合作。

MCOE實現(xiàn)下一代解決方案的關鍵活動包括：

• 材料、基礎工藝/計量技術(shù)和最先進的分析技術(shù)的先進研究和開發(fā)

• 用于快速開發(fā)和協(xié)同優(yōu)化復雜技術(shù)和系統(tǒng)的建模方法和工具

• 下一代3D存儲技術(shù)和支持矢量開發(fā)

• 晶圓和芯片級的異構(gòu)集成（功能和/或物理）

• X點陣列與先進CMOS集成，用于新概念驗證

• 解決堆疊存儲芯片相關挑戰(zhàn)的先進封裝

卓越存儲聯(lián)盟（Memory Coalition of Excellence）的路線圖應側(cè)重于使用新概念（如近內(nèi)存計算、內(nèi)存計算和模擬計算）的、以內(nèi)存為中心的計算架構(gòu)，旨在加速普遍的數(shù)據(jù)密集型工作負載（如人工智能推理和訓練）。

NSTC基礎設施應能夠開發(fā)構(gòu)建原型的關鍵能力，以展示下一代微電子應用的改變游戲規(guī)則的改進。設施和基礎設施應提供先進的內(nèi)存/存儲、邏輯和模擬系統(tǒng)原型，并支持支持材料、設備和封裝。

為實現(xiàn)這些目標而設想的基礎設施包括先進的300 mm潔凈室空間，具有制造全流程概念存儲器芯片原型、組件和模塊的尖端半導體工具能力，以及用于驗證和測試的專用系統(tǒng)實驗室。為了確保從實驗室到工廠的快速過渡，材料和設備應與每個COE中的工藝和集成技術(shù)一起共同開發(fā)?；A設施應包括：

• 用于構(gòu)建復雜3D納米結(jié)構(gòu)的工藝/工具硬件開發(fā)

• 用于高級掩模和晶圓圖案化（EUV）解決方案的工具/材料/掩模

• 開發(fā)下一代高級建模方法和工具的平臺（物理、材料、結(jié)構(gòu)、TCAD、設計等）

• 加速開發(fā)下一代解決方案的組合材料/器件方法

• 先進的計量和材料分析/表征工具

• 與NSTC合作，推動高級內(nèi)存/邏輯異構(gòu)集成的技術(shù)載體，并利用與NSTC中封裝/HI相關的其他高級研發(fā)

• 開發(fā)具有極高對準精度和低缺陷率的先進晶圓到晶圓和芯片到晶圓鍵合技術(shù)

• 驅(qū)動高級結(jié)構(gòu)、應力、材料和電子設計自動化（EDA）建模解決方案

• 全流程加工和計量步驟所需的所有制造工具均配有專用的300 mm潔凈室空間

• 高級metro/測試/表征資源

• 內(nèi)存測試芯片原型支持

為了實現(xiàn)NSTC投資的最大價值，最大限度地提高執(zhí)行速度和與現(xiàn)有基礎設施的協(xié)同效應，并提供最佳專業(yè)知識，我們建議將卓越存儲聯(lián)盟的一部分構(gòu)建在現(xiàn)有領先設施的相鄰附件中。MCOE將被配置為促進行業(yè)和大學研究人員與學生之間擴大互動機會。此外，MCOE將為員工隊伍發(fā)展提供先進的設施、最先進的工具和指導環(huán)境?；A設施的設計將確保NSTC員工能夠輕松訪問。為了促進從實驗室到工廠的快速過渡，MCOE將配備有支持項目的設備，以驗證需要前沿半導體技術(shù)原型的初創(chuàng)企業(yè)和小公司提出的新概念。作為創(chuàng)新設施分布式網(wǎng)絡的樞紐，存儲聯(lián)盟將成為涵蓋學術(shù)界、國家實驗室、初創(chuàng)企業(yè)和行業(yè)參與者（包括工具和軟件供應商）的合作生態(tài)系統(tǒng)的錨。該生態(tài)系統(tǒng)將提供支持縱向和橫向集成的基礎設施，存儲器聯(lián)盟將與其他卓越聯(lián)盟合作，提供集成整個半導體生態(tài)系統(tǒng)新進展的前沿創(chuàng)新。

擴大半導體概念原型的合作對于把內(nèi)存、存儲、邏輯和模擬結(jié)合在一起至關重要，能夠給支持對異構(gòu)解決方案帶來更多關注，并促進來自多個技術(shù)載體（如材料、器件、電路、架構(gòu)、軟件和建模）的新概念組合。一個集體的、協(xié)作的存儲聯(lián)盟框架，加上現(xiàn)場的、最先進的制造設施，將創(chuàng)造一個吸引來自政府、學術(shù)界和工業(yè)界的最優(yōu)秀研究人員的環(huán)境。

為了吸引所需人才，NSTC需要制定引人注目的技術(shù)路線圖，提供最先進的基礎設施，并展示其為跨學科合作提供無與倫比機會的能力。

國家半導體技術(shù)中心（NSTC）可以在推動美國技術(shù)創(chuàng)新和長期領導方面發(fā)揮關鍵作用?？紤]到半導體行業(yè)創(chuàng)新的激烈步伐以及對存儲器和存儲日益增長和不斷擴大的需求，存儲器必須是NSTC的一個關鍵重點。NSTC的協(xié)同推動可以通過支持下一代以內(nèi)存為中心的設計架構(gòu)、3D內(nèi)存結(jié)構(gòu)技術(shù)開發(fā)和異構(gòu)集成，加快內(nèi)存和存儲領域的創(chuàng)新。NSTC應創(chuàng)建一個卓越存儲聯(lián)盟，以支持對未來計算基礎設施所需的、上述以內(nèi)存為中心的、創(chuàng)新的集中關注。對內(nèi)存進步的投資，將防止基于半導體的技術(shù)停滯不前，并確保技術(shù)進步的持續(xù)節(jié)奏，從而確保美國經(jīng)濟和國家安全的持續(xù)。