基金委发布2个重大研究计划2023年度项目指南

关于发布团簇构造、功能及多级演化重大研究计划2023年度项目指南的通告

国科金发计〔2023〕57号

【资料图】

国家自然科学基金委员会现发布团簇构造、功能及多级演化重大研究计划2023年度项目指南，请申请人及依托单位按项目指南所述要求和注意事项申请。

国家自然科学基金委员会

2023年7月31日　　

团簇构造、功能及多级演化重大研究计划

2023年度项目指南

团簇是介于原子/分子与宏观物质之间的多核聚集体，具有确定的原子组成和化学结构，代表了凝聚态物质的初生态，是关联宏观性质和物质微观结构的理想模型，对深刻认识和理解物质转化的规律具有重大意义。

一、科学目标

通过化学、物理、生命、材料、环境、信息等多学科交叉，发展新型团簇及其多级结构构筑的新概念、新策略、新方法和新反应，建立团簇高精度和高分辨表征的新技术，在原子水平上揭示团簇特殊性质的结构基础与演变规律，理解团簇结构与功能的关联，制备功能团簇基材料与器件，解决基于团簇的变革性技术中的关键科学问题，促进相关学科的发展。

二、核心科学问题

本重大研究计划将聚焦团簇构效关系，探索物质结构与性能随团簇尺寸变化的规律，揭示团簇稳定性机制，理解多级团簇体系中主体与环境的作用机制，实现功能导向的多级团簇结构的精准构筑和宏量制备。

（一）团簇的稳定性机制。

具有特殊结构与独特性能的新型团簇的发现、团簇形成机理和稳定化机制的理解、各种化学键及弱相互作用的认知。

（二）团簇电子结构的规律。

团簇结构及稳定性随团簇尺寸的演变规律、团簇的“幻数”特性、团簇的构效关系。

（三）多级团簇功能的调控原理。

多级团簇功能与团簇内聚集态、簇际相互作用、团簇与环境耦合的关系。

三、2023年度资助的研究方向

进一步聚焦团簇构造、功能及多级演化的关键科学问题，在本重大研究计划前期执行的基础上，2023年度以集成项目和重点支持项目的形式对以下四项研究内容进行资助：

（一）团簇的精准构筑及功能应用。

建立具有精准结构和确定原子数的团簇的定向设计、高效合成策略和宏量制备方法，认识和理解团簇稳定性机制，揭示团簇制备的调控规律。理解团簇内多核聚集态与电子转移、簇际相互作用、团簇与环境及外场间相互作用的规律，揭示团簇基功能材料的构效关系，进而实现功能复合。重点支持功能导向的原子团簇和分子团簇的设计及合成，通过其光、电、磁等物理特性的性能复合，构建基于多级结构的相关团簇材料和器件，为集成电路、大气环境、原子制造和量子信息等领域中重要难题提供解决方案。

（二）团簇形成机制、演化规律及表征。

发展超高时空分辨的团簇研究技术与团簇的电子结构理论。建立团簇结构数据库，发展人工智能（AI）辅助的合成方法。发展先进的团簇束源技术，建立团簇物性表征新方法，揭示团簇成核机制、生长演化规律及其动力学性质。重点支持建设高时空分辨的团簇科学装置，发展创新的团簇形成与表征方法，实验与理论研究相结合，理解团簇结构与性能的关系，认识和研究金属原子、水分子等团簇的结构、性质及演化规律。

（三）团簇和模拟金属酶的催化基础。

研究具有确定原子数和精确结构的负载型团簇和仿生团簇的催化性能，理解催化过程中团簇结构、电子转移和能量传递对分子转化的影响。开展以特定原子数的团簇为催化剂、催化机制可明确表征的研究，针对烃类、N2、CO2、H2O等重要分子的催化转化和生物酶活性中心的全合成与催化机制研究等方面内容。重点支持团簇模拟金属酶的合成，开展固氮、光合、产氢等功能研究；发展金属与碳团簇的复合体系，开拓团簇在氮循环、碳循环、硫循环等方向的催化应用。

（四）功能团簇在生物医学上的应用。

通过团簇的表面结构修饰与性能优化，构建具有生物靶向功能的团簇及其组装体，研发生物医用荧光团簇显像剂，发展靶向识别和肿瘤细胞可视化技术，实现对肿瘤的精确成像和治疗。重点支持稀土、硼等团簇体系功能衍生与生物医学应用，获得可用于癌症诊断、靶向、中子捕获放疗等诊疗一体化的团簇候选药物。

四、项目遴选的基本原则

本重大研究计划以原始创新为首要目标。申请书应论述与项目指南最接近的科学问题和创新目标，同时要体现交叉研究的特征以及对解决核心科学问题和实现本重大研究计划总体目标的贡献。鼓励多学科实质性交叉合作研究，优先考虑生命、医学、数理及材料等学科与化学学科的交叉合作，优先支持跨领域交叉的研究项目。

集成项目要在前期已经取得的重要进展基础上，进一步聚焦核心科学问题，明确申请项目对实现本重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。重点支持项目要有较好的前期研究成绩和积累，提出明确的重要、前沿科学问题进一步深入系统研究，体现学科交叉特征。

五、2023年度资助计划

拟资助重点支持项目1-3项，直接费用资助强度为200-400万元/项，资助期限为4年，申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2027年12月31日”；拟资助集成项目4-8项，直接费用资助强度为200-1000万元/项，资助期限为3年，申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2026年12月31日”。国家自然科学基金委员会将根据申请情况和申请项目研究工作的实际需要确定资助项目数和直接费用资助金额。

六、申请要求及注意事项

（一）申请条件。

本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

1.具有承担基础研究课题的经历；

2.具有高级专业技术职务（职称）。

在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

（二）限项申请规定。

执行《2023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。

（三）申请注意事项。

申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2023年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2023年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。

1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2023年9月1日－9月7日16时。

（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。

（3）申请书中的资助类别选择“重大研究计划”，亚类说明选择“集成项目”或“重点支持项目”，附注说明选择“团簇构造、功能及多级演化”，根据拟申请的具体研究内容选择相应的申请代码。

集成项目的合作研究单位不得超过4个。重点支持项目的合作研究单位不得超过2个。

（4）申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分，应当首先说明申请符合本项目指南中的资助研究方向，以及对解决本重大研究计划核心科学问题和实现本重大研究计划科学目标的贡献。

如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目，应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2023年9月7日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料，并于9月8日16时前在线提交本单位项目申请清单。

3. 其他注意事项。

（1）为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成，获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定，项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。

（2）为加强项目的学术交流，促进项目群的形成和多学科交叉与集成，本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会，并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。

（四）咨询方式。

国家自然科学基金委员会

化学科学部三处

联系电话：010-62328253

关于发布集成芯片前沿技术科学基础重大研究计划2023年度项目指南的通告

国科金发计〔2023〕59号

国家自然科学基金委员会现发布集成芯片前沿技术科学基础重大研究计划2023年度项目指南，请申请人及依托单位按项目指南中所述的要求和注意事项申请。

国家自然科学基金委员会

2023年7月31日　　

集成芯片前沿技术科学基础重大研究计划

2023年度项目指南

“集成芯片前沿技术科学基础”重大研究计划面向国家高性能集成电路的重大战略需求，聚焦集成芯片的重大基础问题，通过对集成芯片的数学基础、信息科学关键技术和工艺集成物理理论等领域的攻关，促进我国芯片研究水平的提高，为发展芯片性能提升的新路径提供基础理论和技术支撑。

一、科学目标

本重大研究计划面向集成芯片前沿技术，聚焦在芯粒集成度（数量和种类）大幅提升带来的全新问题，拟通过集成电路科学与工程、计算机科学、数学、物理、化学和材料等学科深度交叉与融合，探索集成芯片分解、组合和集成的新原理，并从中发展出一条基于自主集成电路工艺提升芯片性能1-2个数量级的新技术路径，培养一支有国际影响力的研究队伍，提升我国在芯片领域的自主创新能力。

二、核心科学问题

本重大研究计划针对集成芯片在芯粒数量、种类大幅提升后的分解、组合和集成难题，围绕以下三个核心科学问题展开研究：

（一）芯粒的数学描述和组合优化理论。

探寻集成芯片和芯粒的抽象数学描述方法，构建复杂功能的集成芯片到芯粒的映射、仿真及优化理论。

（二）大规模芯粒并行架构和设计自动化。

探索芯粒集成度大幅提升后的集成芯片设计方法学，研究多芯互连体系结构和电路、布局布线方法等，支撑百芯粒/万核级规模集成芯片的设计。

（三）芯粒尺度的多物理场耦合机制与界面理论。

明晰三维结构下集成芯片中电-热-力多物理场的相互耦合机制，构建芯粒尺度的多物理场、多界面耦合的快速、精确的仿真计算方法，支撑3D集成芯片的设计和制造。

三、2023年度资助的研究方向

（一）培育项目。

基于上述科学问题，以总体科学目标为牵引，2023年度拟围绕以下研究方向优先资助探索性强、具有原创性思路、提出新技术路径的申请项目：

1. 芯粒分解组合与可复用设计方法。

研究集成芯片和芯粒的形式化描述，分解-组合理论及建模方法，研究计算/存储/互连/功率/传感/射频等芯粒的可复用设计方法。

2. 多芯粒并行处理与互连架构。

研究面向2.5D/3D集成的高算力、可扩展架构，计算/存储/通信等芯粒间的互连网络及容错机制，多芯异构的编译工具链等。

3. 集成芯片多场仿真与EDA。

研究面向芯粒尺度的电-热-力耦合多物理场计算方法与快速仿真工具，面向集成芯片的综合/布局/布线自动化设计工具，集成芯片的可测性设计等。

4. 集成芯片电路设计技术。

研究面向2.5D/3D集成的高速、高能效串行/并行、射频、硅光接口电路，大功率集成芯片的电源管理电路与系统等。

5. 集成芯片2.5D/3D工艺技术。

研究大尺寸硅基板（Interposer）的制造技术，高密度、高可靠的2.5D/3D集成工艺、材料等，万瓦级芯片的散热方法，光电集成封装工艺等。

（二）重点支持项目。

基于本重大研究计划的核心科学问题，以总体科学目标为牵引，2023年拟优先资助前期研究成果积累较好、交叉性强、对总体科学目标有较大贡献的申请项目：

1．高性能集成芯片容错互连架构。

研究大规模2.5D/3D集成芯片的容错互连架构，探索多芯粒集成下可重构互连拓扑和容错路由机制。互连架构支持百芯粒/万核级规模下多种互连拓扑动态重构，容错机制能容忍核故障、芯粒故障、芯粒间互连故障等类型。实现互连架构模拟器并开源。

2. 芯粒形式化描述与仿真器。

研究不同功能芯粒的分解组合的形式化描述和语言，并构建基于上述描述的万核级集成芯片仿真器，可准确模拟计算、存储、IO、通信、有源硅基板（Interposer）等不少于20种芯粒行为，支持10种以上端/边/云应用场景的性能评估。实现形式化描述语言仿真器并开源。

3. 支持芯粒间缓存一致性的访存机制。

研究同构/异构多芯粒系统的缓存一致性机制，探索集成芯片的多级缓存架构、可扩展的存储管理机制以及基于片上网络的访存优化策略。构建芯粒间的缓存一致性访存行为级模型，支持256核以上规模的CC-NUMA架构，典型延迟低于100ns，并开源功能验证模拟器。

4. 面向万瓦级集成芯片的供电架构与电路。

研究高功率密度集成供电架构和电路，探索面向万瓦级集成芯片的多级、低损耗供电架构。基于先进封装技术，实现整体峰值效率大于85%，末级DC-DC芯片电流密度大于1.5A/mm2的高效率、大功率供电电路。

5. 硅基光互连接口电路。

研究硅基光互连接口，探索高带宽硅光器件、CMOS工艺兼容的收发机电路、异质集成封装技术，实现单路100Gbps以上速率、带宽密度不低于100Gbps/mm2、能效优于4pJ/bit的光互连接口芯片。

6. 高能效的芯粒互连并行接口电路。

研究面向2.5D集成芯粒间互连的高能效、高密度并行互连接口电路。探索多速率、多协议兼容的收发机电路架构；宽调谐范围的时钟生成与恢复电路；低功耗均衡技术；兼容NRZ/PAM调制模式的互连接口。实现单线最高速率>32Gb/s，最佳能效≤0.7pJ/bit，误码率≤1E-12的互连并行接口电路。

7. 大规模芯粒互连的布局布线算法。

研究大规模芯粒互连的快速自动化布局布线算法，探索基于机器学习的信号完整性分析方法，信号完整性驱动的芯粒布局与互连布线算法，带约束条件的单/多目标的最优化布局布线算法，实现支持百芯粒/十万互连线级规模、满足单线速率大于16Gbps的信号完整性要求集成芯片布局布线EDA工具并开源。

8. 2.5D集成互连线的高效电磁场计算方法。

研究集成芯片分层、高密度、宽频带互连线的高效电磁场建模方法，探索基于数值路径变换算法的分层格林函数快速计算方法，网格剖分的自动化与加速计算技术，实现对5层以上金属互连线工艺、边缘布线密度不小于300 IO/mm、频率范围覆盖0-16GHz的互连线签核（Sign-off）级精度快速电磁场仿真器并开源。

9. 超高密度键合的基础理论和界面跨尺度力学模型。

研究堆叠界面的超高密度直接键合的基础理论，探索多场耦合下界面的应力应变本构关系，建立芯粒-晶圆键合界面的跨尺度力学模型。实现导电接口阵列对准连通≥4×104个/mm2，支撑在180℃低温退火工艺下实现机械强度大于1.5 J/m2的高可靠性键合。实现高密度键合力学仿真工具并开源。

10. 大尺寸硅基板（Interposer）工艺的翘曲模型与应力优化。

研究大尺寸硅基板制造技术，构建晶圆级翘曲模型及应力优化方法，探索高深宽比的TSV、高密度的深沟槽电容等制造工艺的应力效应机制，实现≥2400 mm2的大尺寸硅基板，并示范深沟槽、硅通孔等工艺流程后的12英寸晶圆翘曲值均不超过200μm。实现翘曲模型仿真工具并开源。

四、项目遴选的基本原则

（一）紧密围绕核心科学问题，注重需求及应用背景约束，鼓励原创性、基础性和交叉性的前沿探索。

（二）优先资助能够解决集成芯片领域关键技术难题，并具有应用前景的研究项目，要求项目成果在该重大研究计划框架内开源。

（三）重点支持项目应具有良好的研究基础和前期积累，对总体科学目标有直接贡献与支撑。

五、2023年度资助计划

拟资助培育项目10-20项，直接费用的平均资助强度约为80万元/项，资助期限为3年，培育项目申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2026年12月31日”；拟资助重点支持项目7-10项，直接费用的平均资助强度约为300万元/项，资助期限为4年，重点支持项目申请书中研究期限应填写“2024年1月1日-2027年12月31日”。

六、申请要求及注意事项

（一）申请条件。

本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件：

1. 具有承担基础研究课题的经历；

2. 具有高级专业技术职务（职称）。

在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。

（二）限项申请规定。

执行《2023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。

（三）申请注意事项。

1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2023年9月1日－2023年9月7日16时。

（1）申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。

（2）本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题，对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合，成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向，自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。