意法半導體（STMicroelectronics）宣布了一項戰略計劃，將在位於米蘭以西倫巴第大區Castelletto的工廠內新建一座數位孿生研發中心。該計畫旨在加強先進研發活動，加速公司整體創新，並為此前難以企及的產品和技術解決方案鋪路。
在義大利 Castelletto 建立的這個新的研發數位孿生中心，標誌著我們在半導體研發方式（包括研發速度）的變革方面邁出了重要一步。
這種新方法帶來的預期收益切實可行且可衡量：更短的技術開發週期、更快的產品上市速度、更高的首次成功率、更高的工程效率、更低的開發成本以及在物理驗證前更強的信心。最終，這些優勢將幫助 ST 更快、更可預測地向客戶推出差異化的技術和產品。
這項雄心壯志旨在應對半導體產業面臨的一項根本性挑戰。技術日趨複雜，研發成本不斷攀升，產品上市所需時間持續縮短。然而，目前研發的核心環節——學習過程——仍很大程度上依賴實體矽片。模型與實測結果之間的差異，以及可靠性、佈局或製程交互作用的後期發現，都可能導致額外的研發循環，耗費時間、工程資源和投資。我們的目標是從物理迭代轉向數位化預測。
為了支持這項轉型，新中心將把基於物理的建模、模擬、數據、人工智慧、工程知識和晶片回饋整合到一個統一的研發環境中。它將支援技術開發、工藝和裝置建模、佈局和設計、可靠性、認證和測試。
我們的目標並非取代物理實驗。矽驗證仍然至關重要。相反，我們希望探索更多數位化可能性，更早發現潛在問題，並更有信心地進行實體驗證。這可以減少重複學習過程，並加快新技術成熟應用的速度。
對客戶而言，這意味著更強大的差異化技術基礎、更高的可預測性、更快的上市時間和更可擴展的產品系列創新。
這種方法的核心是數位孿生：它是一種不斷演進的數位化模型，用於表示半導體製程、裝置和設計之間的相互作用。此模型利用物理實驗和矽表徵數據進行校準。每次實驗都會改進數位模型，有助於後續開發更快、更準確、更具預測性。
這種反饋循環在 ST 的整合裝置製造商模式中尤其有效。我們在技術研發、產品設計、製造和測試方面的能力，使得知識能夠在各個工程領域之間流通。透過數位化方式連結這些能力，可以幫助團隊更早做出更明智的決策，並將學習成果應用於各種技術、產品和系統級解決方案。
之所以選擇 Castelletto，是因為它已經具備了新建研發數位孿生中心旨在整合的諸多能力，同時也受益於其毗鄰我們在 Agrate 的戰略製造和研發中心。 40 多年來，Castelletto 在半導體研發領域發揮關鍵作用，並已發展成為專注於微機電系統（MEMS）、智慧功率和 BCD 技術、汽車和工業積體電路、先進封裝和系統整合的專業中心。結合我們一體化的製造和研發局，該基地將增強公司在更廣泛的歐洲半導體生態系統中整合先進研究、產業專長和矽晶片技術的能力。Castelletto 靠近米蘭——歐洲最具活力的產業和學術生態系統的核心地帶之一——這將進一步為我們帶來人才、合作夥伴和合作機會。
因此，在 Castelletto 建立研發中心可以讓 ST 利用其現有的研發基礎，並在未來幾年內創建一個互聯的數位生態系統，在這個生態系統中，建模、人工智慧和工程知識不斷互動，以支援更快的創新、更強的協作以及跨團隊的知識重用。
該計劃將分兩個階段進行：第一階段持續到 2027 年底，重點在於基礎設施建設和概念驗證；第二階段為期 3-5 年，旨在完善並向 ST 的研發團隊全面部署新的工程模型。該中心預計將僱用多達 250 名員工，作為 ST 研發團隊的一部分，並得到外部專家的支持以及在數位基礎設施、軟體、實驗室和設備方面的投資。
人才和合作關係與技術同等重要。該中心將與大學、研究機構、供應商和產業合作夥伴組成的生態系統合作。半導體創新越來越依賴產業專長、學術研究、先進運算和專業工程能力的整合。Castelletto 中心將創造一個環境，使這些力量能夠圍繞著共同的發展挑戰匯聚一堂。
多個概念驗證項目已經為該方法的關鍵要素提供了初步證據。這些項目包括用於微機電系統加速度計的數位孿生模型、多元異常檢測、與米蘭理工大學合作開發的矽光子學人工智慧，以及虛擬整合模擬和測試自動化。
這些專案針對半導體開發的不同階段，但它們遵循相同的原則：利用物理學、數據和人工智慧，更快地了解複雜的相互作用，並在投入額外的物理開發週期之前改進決策。
新中心的重點在於技術研發及其相關的工程學科。製造執行仍不在該計劃的範圍內，並繼續透過 ST 的專用製造數位化專案進行管理，以進一步實現前端晶圓製造和後端組裝/測試作業的數位化、自動化和最佳化。這兩項轉型相輔相成，共同推動 ST 技術和製造能力的全面發展。
半導體產業的競爭力日益不僅取決於生產規模，還取決於能否將工程學科、數位基礎設施、數據和人才整合到一個更快、更具預測性的創新體系中。 ST 正在透過新建的研發數位孿生中心來提升這項能力。 Castelletto 將幫助我們縮短學習週期，增強技術成熟度，並為 ST 未來半導體研發的數位化發展奠定基礎。
(作者：Fabio Gualandris，President, Quality, Manufacturing, and Technology)
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