后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2025年度项目指南

近日，基金委发布《后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2025年度项目指南》，要点如下：

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本重大研究计划面向芯片自主发展的国家重大战略需求，以芯片的基础问题为核心，旨在发展后摩尔时代新器件和计算架构，突破芯片算力瓶颈，促进我国芯片研究水平的提升，支撑我国在芯片领域的科技创新。

一、核心科学问题

针对后摩尔时代芯片技术的算力瓶颈，围绕以下三个核心科学问题展开研究：

（一）CMOS器件能耗边界及突破机理。

需要重点解决以下关键问题：探寻CMOS器件进行单次信息处理的能耗边界，研究突破该边界的新机理，实现超低能耗下数据的计算、存储和传输。

（二）突破硅基速度极限的器件机制。

需要重点解决以下关键问题：在探索同时具备载流子长自由程和高态密度的新材料体系基础上，研究近似弹道输运的器件机理，实现突破硅基载流子速度极限的高性能器件。

（三）超越经典冯∙诺依曼架构能效的机制。

需要重点解决以下关键问题：探寻计算与存储融合的机制与方法，并结合新型信息编码范式，实现新型计算架构，突破冯∙诺依曼架构的能效瓶颈。

二、2025年度重点资助研究方向

根据“后摩尔时代新器件基础研究”重大研究计划实施方案，本年度拟遴选具有重大应用价值和良好研究基础的研究方向进行集成资助，进入总体科学目标的集中攻关阶段。本年度拟资助集成项目3项，具体方向如下。

1.高能效铁电晶体管存算一体芯片。

面向泛在人工智能应用，研究可重构FeFET电路架构设计方法，建立“器件-阵列-电路-芯片”跨层级优化方法，提出支持多粒度可重构的FeFET存算单元，实现计算范式动态切换；研究面向存算一体芯片的FeFET材料与器件技术，提升综合存储性能和可靠性；探索芯片算力密度提升新途径，实现FeFET存算芯片成套集成工艺；开发电路设计与算法映射工具链，完成高效编译与算子自动化部署。基于8英寸或以上CMOS工艺制备硅沟道FeFET存算芯片，器件存储窗口≥1.5V、耐久特性≥1E8次、保持特性≥10年@85oC、集成规模≥1Mb；计算单元算力密度≥5TOPS/mm2，计算能效≥100TOPS/W；实现FeFET芯片在工业人工智能方面的应用示范。

2.面向三维集成芯片的系统-工艺协同优化（STCO）设计方法与EDA工具研究。

面向高算力、高带宽需求，发展三维垂直堆叠芯片的系统-工艺协同优化（STCO）设计方法。探索系统仿真与寻优技术，组件设计与优化技术，芯片可靠性评估与优化技术，形成完整的STCO工具链。系统仿真支持热、应力等物理约束，寻优空间规模≥1E15，相比ANSYS等主流EDA工具，仿真速度提升≥10倍，仿真误差≤3%。组件优化需考虑信号、电源、应力、良率等至少4种影响因素。可靠性优化需考虑力、热、电等多物理场的影响。形成全流程EDA工具，实现从系统到工艺的全面优化。基于提出的STCO流程设计出一款包含不少于4层HBM颗粒的三维垂直堆叠芯片，与基线设计相比，设计效率提升100%以上，流片验证峰值通信带宽不小于512GB/s。

3.面向Sub-3nm技术节点的单面集成Si/SiGe异质沟道

CFET技术。面向3纳米以下CMOS大规模制造技术节点的需求，开展基于12英寸CMOS工艺的单面集成Si/SiGe异质沟道互补场效应晶体管（CFET）器件研究，发展面向3纳米以下节点的CFET器件-工艺-电路协同优化策略，提供CFET的电容电阻抽取方法、CFET紧凑模型，完成关键逻辑电路功能验证及性能-功耗-面积-成本（PPAC）评估。基于12英寸CMOS工艺实现n型/p型环栅晶体管（GAAFET）单面垂直堆叠的CFET器件集成，其中n/pGAAFET沟道均不少于2层，相比于相同工艺节点设计规则下FinFET获得30%的面积微缩效果。研究CFET器件中的偶极子调控方案，实现至少低、中、高三种阈值电压（SVT,LVT,HVT），且单个CFET器件中的n/pGAAFET阈值电压相差不超过10%。CFET中的单器件亚阈值摆幅SS<80mV/decade，0.8V电源电压下开态电流密度≥0.4mA/μm。

三、2025年度资助计划

2025年度拟资助集成项目3项左右，直接费用平均资助强度约为1500万元/项，资助期限为2年，集成项目申请书中研究期限应填写“2026年1月1日-2027年12月31日”。

四、限项申请规定

执行《2025 年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。

五、申请时间

申请书提交日期为2025年6月16日至6月20日16时。校内截止时间为2025年6月18日。

附件1：后摩尔时代新器件基础研究重大研究计划2025年度项目指南

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校内申报截止时间为：2025年6月18日

校内联系人：郝西钊

联系方式：010-62332207，haoxizhao@ustb.edu.cn

办公地点：办公楼229