各有關(guān)單位：
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)重大研究計劃2025年度項目指南，請申請人及依托單位按項目指南所述要求和注意事項申請。
集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)重大研究計劃2025年度項目指南
“集成芯片前沿技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)”重大研究計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)，促進我國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、計算機科學(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)計自動化。
探索芯粒集成度大幅提升后的集成芯片設(shè)計方法學(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。
（三）芯粒尺度的多物理場耦合機制與界面理論。
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、精確的仿真計算方法，支撐3D集成芯片的設(shè)計和制造。
三、2025年度資助的研究方向
（一）培育項目。
基于上述科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2025年度擬圍繞以下研究方向優(yōu)先資助探索性強、具有原創(chuàng)性思路、提出新技術(shù)路徑的申請項目：
1. 芯粒分解組合與可復(fù)用設(shè)計方法。
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，研究計算/存儲/互連/功率/傳感/射頻等芯粒的可復(fù)用設(shè)計方法。
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、可擴展架構(gòu)，計算/存儲/通信等芯粒間的互連網(wǎng)絡(luò)及容錯機制，多芯異構(gòu)的編譯工具鏈等。
3. 集成芯片的自動化設(shè)計工具。
研究面向集成芯片的綜合/布局/布線自動化設(shè)計工具，集成芯片的可測性設(shè)計等。
4. 集成芯片電路設(shè)計技術(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，萬瓦級芯片的散熱方法，光電集成封裝工藝等。
（二）重點支持項目。
基于本重大研究計劃的核心科學(xué)問題，以總體科學(xué)目標(biāo)為牽引，2025年擬優(yōu)先資助前期研究成果積累較好、交叉性強、對總體科學(xué)目標(biāo)有較大貢獻、促進集成芯片開源生態(tài)建設(shè)的申請項目。鼓勵協(xié)同自主制造企業(yè)參與申請。
1. 三維供電系統(tǒng)與分配網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方法
研究基于硅通孔（TSV）、深溝槽電容（DTC）等三維結(jié)構(gòu)的多級供電拓撲，探索多相均流且快速響應(yīng)的供電控制方法和理論，基于三維工藝實現(xiàn)峰值輸出電流不低于10000A的多相供電系統(tǒng)，開發(fā)三維供電分配網(wǎng)絡(luò)電源完整性的分析工具，驗證10億節(jié)點以上三維供電分配網(wǎng)絡(luò)的完整性，動靜態(tài)電壓降/噪聲與供電系統(tǒng)實測誤差不超過10mV。分析工具開源。
2. 大規(guī)模光子計算芯粒與異質(zhì)集成架構(gòu)
研究可重構(gòu)片上光子計算芯粒，探索基于分布式衍射-干涉混合光子計算的權(quán)重多次讀寫和大規(guī)模矩陣分解映射方法，研制高算力、高能效的光算電存集成芯片，實現(xiàn)生成式大模型在光電集成芯片上的推理原型驗證，支持大模型網(wǎng)絡(luò)參數(shù)規(guī)模不低于1億，光電集成系統(tǒng)算力不低于5000 TOPS，能效不低于150 TOPS/W。
3. 太赫茲高通量超構(gòu)芯粒互連接口
研究太赫茲高通量高集成超構(gòu)芯粒互連接口，探索基于表面等離激元等新型微結(jié)構(gòu)或新機制的傳輸線模型與多通道傳輸技術(shù)，研制芯片電路與微結(jié)構(gòu)融合的超構(gòu)芯片及其太赫茲高速率超構(gòu)直接調(diào)制/解調(diào)電路，實現(xiàn)帶寬≥0.6Tbps/lane，能效≤2pJ/b的芯粒互連接口。
4. 超大尺寸玻璃基板的2.5D集成工藝與可靠性
研究超大尺寸（≥510×515mm2）玻璃基板制造工藝，探索全銅互連下銅-玻璃界面的微觀結(jié)合機制、增強界面結(jié)合力的工藝方法及其熱/力可靠性失效準(zhǔn)則，開發(fā)深徑比≥10:1的電鍍玻璃通孔工藝，銅-玻璃界面結(jié)合強度≥6 N/cm，驗證16顆以上硅基芯粒的2.5D玻璃基板集成芯片，互連最小線寬/線距≤1μm。
5. 硅基板深槽電容工藝的高介電常數(shù)材料
研究兼容硅基板深槽電容工藝的新型高介電常數(shù)材料，揭示高介電常數(shù)材料多晶相共存的穩(wěn)定與調(diào)控機制，探索晶格適配的電容極板層材料，闡明材料及沉積工藝等因素對深槽電容的擊穿電壓與漏電流的影響機制，實現(xiàn)基于新材料深槽電容的基板（Interposer）原型，電容密度≥2500nF/mm2，擊穿電壓≥2V，漏電流≤1nA/μm2。
6.硅橋芯粒嵌入的硅-有機混合介質(zhì)基板（Interposer）工藝
研究硅橋芯粒嵌入的硅-有機混合介質(zhì)基板的制備工藝，闡明模塑材料熱膨脹系數(shù)、芯粒間距、硅橋厚度等因素對集成芯片張力和翹曲的制約機制，研制包含局部互連硅橋芯粒/RDL/TIV的混合介質(zhì)基板，總面積≥3500mm2,通過優(yōu)化工藝與結(jié)構(gòu)縮小芯粒間距至100μm以下，建立封裝后集成芯片的可靠性分析模型并開源。
（三）集成項目。
1. 異構(gòu)計算3.5D集成芯片
面向大模型等新應(yīng)用場景，研究基于2.5D/3D混合（3.5D）的CPU+NPU異構(gòu)集成芯片的設(shè)計方法，探索多層DRAM芯粒與計算芯粒混合鍵合的集成芯片架構(gòu)、三維堆疊的熱仿真與熱管理優(yōu)化方法，研制適用于CPU和NPU的有源硅基板（Active Interposer）并在其中驗證2.5D/3D互連接口、垂直供電電路與硅基板布局布線工具，實現(xiàn)3.5D異構(gòu)計算集成芯片原型，集成國產(chǎn)CPU、NPU等4種以上芯粒，異構(gòu)芯粒總數(shù)≥36，總存儲≥1Gb，CPU芯粒性能≥600（SPEC2017INT），智能計算總算力≥200TOPS，三維堆疊界面峰值通信帶寬≥1Tbps，完成集成芯片在具身智能等場景中的應(yīng)用驗證。
2. 百芯粒級大規(guī)模集成芯片
面向下一代超算CPU需求，研究和驗證大規(guī)模集成芯片體系架構(gòu)與基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)。研究分布式存儲架構(gòu)、容錯片上網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、芯粒間一致性互連協(xié)議和目錄機制，突破百芯粒大尺寸基板設(shè)計、供電、散熱等關(guān)鍵技術(shù)并驗證電-熱-力仿真、基板翹曲模型等工具，構(gòu)建萬核仿真平臺。流片研制高性能CPU芯粒和IO芯粒， 具有緊耦合張量計算部件能力，計算芯粒中專用浮點運算部件在科學(xué)智能場景下利用率不低于30%。芯粒間互連最大帶寬≥800Gbps。實現(xiàn)原型芯片系統(tǒng)，其中主處理器RISC-V SPEC2006分?jǐn)?shù)不低于10分/GHz，芯粒數(shù)量不少于100顆，浮點算力高于主流CPU廠商使用超前兩代工藝的芯片。在第一性原理精度分子動力學(xué)模擬場景等科學(xué)計算領(lǐng)域形成典型示范。
四、項目遴選的基本原則
（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)用前景的研究項目，要求項目成果在該重大研究計劃框架內(nèi)開源，鼓勵重點和培育項目在申請內(nèi)容中明確開源指標(biāo)。
（三）重點支持項目應(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)有直接貢獻與支撐，并鼓勵研究機構(gòu)與企業(yè)聯(lián)合申請。
五、2025年度資助計劃
擬資助培育項目10項左右，直接費用的平均資助強度約為80萬元/項，資助期限為3年，培育項目申請書中研究期限應(yīng)填寫“2026年1月1日-2028年12月31日”；擬資助重點支持項目6項左右，直接費用的平均資助強度約為300萬元/項，資助期限為4年，重點支持項目申請書中研究期限應(yīng)填寫“2026年1月1日-2029年12月31日”；擬資助集成項目2項，直接費用的平均資助強度約為1500萬元，資助期限為4年，集成項目申請書中研究期限應(yīng)填寫“2026年1月1日－2029年12月31日”。
六、申請要求及注意事項
（一）申請條件。
本重大研究計劃項目申請人應(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行申請。
（二）限項申請規(guī)定。
執(zhí)行《2025年度國家自然科學(xué)基金項目指南》“申請規(guī)定”中限項申請規(guī)定的相關(guān)要求。
（三）申請注意事項。
申請人和依托單位應(yīng)當(dāng)認真閱讀并執(zhí)行本項目指南、《2025年度國家自然科學(xué)基金項目指南》和《關(guān)于2025年度國家自然科學(xué)基金項目申請與結(jié)題等有關(guān)事項的通告》中相關(guān)要求。
1. 本重大研究計劃項目實行無紙化申請。申請書提交日期為2025年3月1日－3月15日16時。
（1）申請人應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中重大研究計劃項目的填報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)研究進行戰(zhàn)略性的方向引導(dǎo)和優(yōu)勢整合，成為一個項目集群。申請人應(yīng)根據(jù)本重大研究計劃擬解決的具體科學(xué)問題和項目指南公布的擬資助研究方向，自行擬定項目名稱、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)費等。
（3）申請書中的資助類別選擇“重大研究計劃”，亞類說明選擇“培育項目”、“重點支持項目”或“集成項目”，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)申請項目的具體研究內(nèi)容選擇不超過5個申請代碼。
培育項目和重點支持項目的合作研究單位均不得超過2個，集成項目合作研究單位不得超過4個。集成項目主要參與者必須是項目的實際貢獻者，合計人數(shù)不超過9人。
（4）申請人在申請書起始部分應(yīng)明確說明申請符合本項目指南中的資助研究方向(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劃核心科學(xué)問題、實現(xiàn)本重大研究計劃科學(xué)目標(biāo)的貢獻。
如果申請人已經(jīng)承擔(dān)與本重大研究計劃相關(guān)的其他科技計劃項目，應(yīng)當(dāng)在申請書正文的“研究基礎(chǔ)與工作條件”部分論述申請項目與其他相關(guān)項目的區(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2025年3月15日16時前通過信息系統(tǒng)逐項確認提交本單位電子申請書及附件材料，并在線提交本單位項目申請清單。
3. 其他注意事項。
（1）為實現(xiàn)重大研究計劃總體科學(xué)目標(biāo)和多學(xué)科集成，獲得資助的項目負責(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，項目執(zhí)行過程中應(yīng)關(guān)注與本重大研究計劃其他項目之間的相互支撐關(guān)系。
（2）為加強項目的學(xué)術(shù)交流，促進項目群的形成和多學(xué)科交叉與集成，本重大研究計劃將每年舉辦1次資助項目的年度學(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。獲資助項目負責(zé)人有義務(wù)參加本重大研究計劃指導(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。
交叉科學(xué)部交叉科學(xué)二處
聯(lián)系電話：010-62329489
學(xué)校科技處計劃項目科聯(lián)系方式：8830 2962，likeky@nwu.edu.cn
科技處
2025年1月27日
