本文內容由半導體行業觀察綜合自nis。
今天，拜登-哈里斯政府宣布了提高美國先進封裝能力的愿景，先進封裝是制造最先進半導體的關鍵技術。美國商務部負責標準與技術的副部長兼國家標準與技術研究所(NIST)主任Laurie E.Locascio在摩根州立大學發表講話時闡述了美國將如何從商務部CHIPS for America計劃的制造激勵和研究中受益和發展努力。
特別是，國家先進封裝制造計劃的約30億美元資金將用于推動美國在先進封裝領域的領導地位。該計劃的初始資助機會預計將于2024年初公布。支持創新并讓美國保持在新研究的前沿是總統投資美國議程的重要組成部分。
“對國內封裝能力和研發進行大量投資對于在美國創建繁榮的半導體生態系統至關重要。我們需要確保我們的研究實驗室能夠發明新的前沿芯片架構，為每種最終用途應用而設計，大規模制造并采用最先進的技術進行封裝。這種先進封裝的新愿景將使我們能夠實施拜登總統的投資美國議程，并使我們的國家成為尖端半導體制造領域的領導者。”商務部長吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)表示。
“在十年內，我們預計美國將制造和封裝世界上最先進的芯片，”NIST主任Laurie E.Locascio說道。“這意味著既要建立一個能夠自我維持、盈利且環保的大批量先進封裝行業，又要進行研究以加速新包裝方法進入市場。”
為了概述這一愿景，CHIPS for America發布了“國家先進封裝制造計劃愿景”(NAPMP)，其中詳細介紹了兩黨CHIPS和科學法案創建的先進封裝計劃的愿景、使命和目標。
NAPMP是四個CHIPS for America研發計劃之一，這些計劃共同建立了所需的創新生態系統，以確保美國半導體制造設施（包括由CHIPS法案資助的設施）生產世界上最復雜和最先進的技術。
先進封裝是一種尖端的設計和制造方法，它將具有多種功能的多個芯片放置在一個緊密互連的二維或三維“封裝”中。這種設計范例可以幫助該行業實現最先進半導體所需的更密集、更小的尺寸。先進封裝需要采用跨學科方法，將芯片設計師、材料科學家、工藝和機械工程師、測量科學家等聚集在一起。它還需要獲得先進封裝設施等資源。目前，美國的傳統和先進封裝產能均有限。
在美國發展這些先進的封裝能力是進一步增強該國技術領先地位和經濟安全的關鍵一步。因此，CHIPS for America研發計劃將支持美國先進封裝技術的開發，這些技術可以部署到制造工廠，包括CHIPS制造激勵措施的接受者。
今天宣布的這項約30億美元的計劃將專門用于各種活動，包括建立先進的封裝試點設施，用于驗證新技術并將其轉移給美國制造商；勞動力培訓計劃，以確保新流程和工具配備有能力的人員；以及為以下項目提供資金：
- 材料和基材，
- 設備、工具和流程，
- 電力輸送和熱管理，
- 光子學和連接器，
- 小芯片生態系統，以及
- 測試、修復、安全性、互操作性和可靠性的協同設計。
今天發布的文件的部分目的是在未來的融資機會之前向包裝界提供NAPMP愿景的更多細節。該部門預計將于2024年宣布NAPMP的第一個融資機會（針對材料和基材）。隨后將公布有關投資領域（包括包裝試點設施）的其他公告。
“國家先進封裝制造計劃將與美國國家半導體技術中心(NSTC)等所有CHIPS研發計劃以及我們的聯邦機構合作伙伴密切合作，”CHIPS研究與開發總監Lora Weiss表示。“這些強大的研究項目將共同支持如此先進的技術創新，以至于半導體制造商將選擇投資美國和我們本土的封裝能力。”
附：美國先進封裝愿景
據NIST在白皮書中所說，美國的先進封裝愿景包括：
使成功的先進封裝開發工作得到驗證并大規模轉移到美國制造。
開發能夠進行大批量和定制制造的封裝平臺。
創建基于異構chiplet技術的先進封裝生態系統，以促進芯片的廣泛和易于使用
技術開發。
加強先進封裝勞動力發展工作，以維持國內生態系統。
而為了實現這些目標，美國相關機構設定了六個最優先的研究投資領域及其相互依賴性如下圖所示：
美國方面認為，封裝是復雜且跨學科的，需要示意性所示區域的相互作用。這些領域之間的交叉凸顯了相互依賴性；他們的無縫互動對于戰略和運營上的成功至關重要。NAPMP將積極推動這些領域和業務互動的進步。具體關注的領域如下所示：
1、材料和基板是構建先進封裝的平臺。新基板的關鍵要求包括多層精細布線和通孔間距、低翹曲、大面積以及集成有源和無源元件的能力。這些基板可以基于硅、玻璃或有機材料，并且可以包括扇出晶圓級工藝。
2、需要先進的設備、工具和工藝，以便對基板進行圖案化并將小芯片可靠地組裝在這些基板上。CMOS設備和工藝將進行調整處理與不同類型基板兼容的芯片和晶圓。
3、先進封裝組件的電力傳輸和熱管理。先進封裝對功率密度和散熱方面的要求很高。先進封裝要想取得成功，就必須解決電力輸送和高效熱管理方面的進步。他們需要與所使用的基板和組裝工藝兼容的創新材料和解決方案。這些活動將需要新的熱材料以及采用先進基板和異構集成的新穎電路拓撲。
4、與外界通信的光子學和連接器。管理長途通信需要低錯誤率光子學和高密度、高速和低損耗的有源連接器，并且需要新穎且緊湊的解決方案。重點將放在可靠且可制造的集成連接器上，包括計算能力、數據預處理、安全性以及易于安裝到封裝組件上。
5、開發chiplet生態系統。小芯片是指小型、部分功能的半導體芯片，當它們以緊密的間距且彼此靠近地組裝時，就會形成一個功能強大的子系統。將開發小芯片發現方法，以確保這些小芯片的高水平可重用性、設計和倉儲。
6、使用自動化工具共同設計這些多芯片子系統。這些將適用于先進封裝，同時考慮內置測試和修復、安全性、互操作性和可靠性，并具有詳細了解用于組裝的基板和工藝，包括熱和電源管理解決方案。
除此以外，NAPMP還打算將勞動力教育和培訓納入NAPMP的所有工作中，利用每個投資領域和APPF內的實習、合作社、勤工儉學計劃、研討會、實踐體驗式學習以及其他教育進步活動。NAPMP打算資助包含強有力的勞動力發展計劃的項目，這些計劃強調教育進步和專業發展。
NAPMP與所有CHIPS研發項目密切合作，以實現CHIPS研發辦公室的集體項目目標，即通過建立、連接和提供對國內工具、資源、工人和設施的訪問來加速基礎半導體技術的開發和商業部署。
例如，NSTC可能會管理APPF活動的物理整合。與計量部門的合作計劃可以開發工具和制造測試工具來驗證包裝產品的性能以及標準開發因為這些新的封裝方法需要實現其廣泛采用。
NAPMP正在與其他政府機構密切合作，共同目標是提高美國在先進組裝、封裝和測試方面的能力和能力，特別關注可以轉移到NSTC和NAPMP設施中的轉型異構集成技術。
根據計劃，NAPMP預計于2024年初發布第一個資助機會。第一個資助機會的主題將是材料和基材。
