2023年11月20日，美国商务部国家标准技术研究院（NIST）发布《国家先进封装制造计划愿景》报告。该报告公布了国家先进封装制造计划（NAPMP）的六个优先投资领域。

一、先进封装的机遇

先进封装技术作为一种前沿设计和制造方法，可将多个具有不同功能的芯片集成在紧密互联的二维或三维“组件”中，为半导体行业实现更小的尺寸、更密集的排布提供了有效解决方案。

要实现先进封装技术，需要芯片设计师、材料科学家、工艺和机械工程师、测量科学家等多领域研究人员的协同合作。同时，为了更好地开展这一工作，还需要拥有先进的封装设施等资源。

当前美国在传统封装和先进封装能力方面都存在一定局限，绝大多数的先进封装制造能力都集中在亚洲。《芯片和科学法案》的提出为美国的半导体产业划定了一条新的发展道路。通过在国内建立先进封装能力，美国在半导体市场的地位有望得到进一步提升。这不仅能带动美国国内的半导体产业发展，更有助于美国在全球半导体市场竞争中占据有利地位。对于美国来说，《芯片和科学法案》无疑是一次重大的机遇。

二、NAPMP的使命与目标

先进封装制造计划（NAPMP）是CHIPS for America四大研发计划之一，旨在共同建立必要的创新生态系统，确保美国半导体制造设施研发出世界上最先进、最尖端的技术。

2023年11月20日，拜登-哈里斯政府在其针对半导体产业的新战略中强调，先进封装技术是制造最先进半导体的关键技术之一，加强美国先进封装技术能力对美国的半导体产业及其在全球市场中的竞争力至关重要。美国将通过国家先进封装制造计划投资约30亿美元，用于开发关键的先进封装技术并加速其向美国制造实体的规模化转型。

NAPMP的投资将涵盖多个方面，包括可扩展到大批量制造的核心技术研究计划、先进封装试点设施、支持先进封装解决方案扩展的资源以及劳动力发展。通过NAPMP的资助活动，结合CHIPS制造激励措施，美国政府期望实现以下重要成果：

1.验证成功的先进封装开发工作，并将其大规模转移到美国制造，确保美国在先进封装领域保持领先地位。

2.着力于开发能够进行大批量制造和定制制造的封装平台，为美国制造业带来更大的灵活性和生产能力。

3.致力于创建一个基于异构小芯片（Chiplet）技术的先进封装生态系统，降低技术门槛，推动先进封装技术在各个领域的应用。

4.加强先进封装人才培养，通过提升劳动力素质和技能水平，确保美国在先进封装领域具备持续创新的能力，维持国内生态系统。

三、六大优先投资领域

这项计划将为多个领域的项目提供资金支持。优先投资领域包括：

（1）材料和基板。材料和基板是构建先进封装技术的核心平台。新基板必须满足一系列严格要求，以确保封装的质量和性能达到最佳水平。首先，新基板需要具备多层精细布线和通孔间距的能力，以确保信号和电流的顺畅传输。其次，低翘曲和大面积是新基板的另外两个关键要求。新基板还应具备集成有源和无源元件的能力。为了实现这些要求，新基板可以采用硅、玻璃或有机材料制造。

（2）设备、工具与工艺。为实现基板图形化并将Chiplet可靠地组装在这些基板上，需要在设备、工具和工艺方面取得进步。因此，CMOS设备和工艺需要调整，以处理与不同类型基板兼容的芯片和晶圆。

（3）供配电与热管理。在先进封装中，供配电和热管理也是至关重要的挑战。由于封装组件的功率密度较高，散热问题必须得到有效解决，以避免过热和性能下降。因此，需要开发创新的材料和解决方案，以提高供配电效率和热管理能力。重点关注新的热材料以及采用先进基板和异构集成的新型电路拓扑结构。

（4）光子通信与连接器。管理长距离通信需要低误码率的光子通信和高密度、高速和低损耗的有源连接器，并且需要新颖、紧凑的连接器解决方案。重点将放在可靠且可制造的集成连接器上，包括计算能力、数据预处理、安全性和易安装性。

（5）Chiplet生态系统。Chiplet是指小型的、具备部分功能的半导体芯片，当其以紧密间距组装时会形成功能强大的子系统。重点关注确保这些小芯片高度可重用、设计和存储的方法。

（6）协同设计和自动化设计工具。采用自动化设计工具协同设计多芯粒子系统，这些将适用于先进封装，同时考虑内建测试和修复、安全性、互操作性和可靠性，并详细了解用于组装的基板和工艺，包括热和电源管理解决方案。