2024年12月17日，美国能源部（DOE）宣布其下属的10个国家实验室将联合建立新的半导体数字孪生研究所（SMART USA），通过先进的数字孪生技术，改进国内半导体设计、制造、先进封装、组装和测试流程[1]。

SMART USA将努力促进政府和广泛的科学界之间的合作，以加快先进半导体技术的开发和采用，缩短芯片生产的时间和成本，并为下一代半导体工人提供培训机会。

SMART USA将利用能源部国家实验室综合体无与伦比的数字孪生或虚拟现实、AI 和计算研究能力。阿贡国家实验室、布鲁克海文国家实验室、费米国家加速器实验室、爱达荷州国家实验室、国家可再生能源实验室、橡树岭国家实验室、太平洋西北国家实验室、普林斯顿等离子体物理实验室、桑迪亚国家实验室、SLAC国家加速器实验室等10个国家实验室将为SMART USA提供整体研究支持。

SMART USA将由爱达荷州国家实验室首席数字官（INL）领导。与行业和大学合作伙伴的合作将引领世界上第一个半导体数字孪生主干网的开发。数字孪生是指连接虚拟和现实生活资产的活模型，这项技术有望降低新数字孪生技术的进入门槛，从而改变美国芯片的性能。

SMART USA及其计划成员遍布美国30多个州，预计有150多个合作伙伴实体，代表工业界、学术界以及供应链设计和制造的方方面面。合作者除10个国家实验室外，还包括5个制造研究所、5个经济发展机构和4个贸易和工会团体。美国芯片制造研究所将加入由17个研究所组成的现有网络，旨在提高美国制造业发展并建设强大的研发基础设施。

SMART USA的目标是在五年内：①召集半导体设计、制造、先进封装、组装和测试行业的利益相关者，在协作环境中解决与数字孪生相关的共同挑战；②通过使用数字孪生改进产能规划、生产优化、设施升级和实时流程调整，将美国芯片开发和制造成本降低35%以上；③缩短半导体制造、先进封装、组装和测试开发周期30%，并加快相关创新技术的开发和采用，包括突破性工具、材料和制造工艺；④减少与半导体制造相关的温室气体排放量25%；⑤培训100名数字孪生技术工人和学生。                                     （张秋菊）