坚持以国家战略需求为导向，清华大学在集成电路相关领域承担了许多重大科研项目，在新材料新工艺新器件、高性能集成电路、EDA 工具、传感器与集成微系统、先进封装和系统集成、集成电路专用装备等重点科研方向上取得了一系列成果。
2006 年，研发兼容单多载波、支持 TDS-OFDM 体制的 LDPC 码，成功推进我国自主制定数字电视标准 DTMB 系统成为国际标准，荣获国家科技进步一等奖。
在芯片体系架构领域，率先提出软件定义芯片技术，攻克了计算芯片高能效和高灵活性难以兼具的问题，引领计算架构创新。
在新型存储器和存算一体芯片领域，突破忆阻器大规模集成关键技术，实现与 CMOS 全兼容的加工工艺，研制出 28nm 忆阻器芯片和首个多阵列存算一体系统。
在射频毫米波集成电路领域，研制了各种高集成度的毫米波通信 / 毫米波雷达系统芯片，包括 60GHz 高数据率通信芯片、77GHz 2 发 3 收雷达系统芯片等。
在人工智能领域，研发了能量效率达到世界领先水平的 Thinker 系列神经网络计算芯片，发明了近零功耗非易失计算和高能效稀疏神经网络芯片。
在半导体器件领域，研发了0.18μm锗硅BiCMOS国产自主工艺技术并成功实现了产业化，突破纳米智能感知新模式，首次实现智能石墨烯人工喉芯片；首次实现具有亚纳米物理栅极长度的晶体管，积极推动摩尔定律进一步发展到亚纳米级别。
在 EDA 领域，对系统芯片 SOC 设计方法和超大规模集成电路设计自动化技术进行研究，开发了混合模式的布局算法和工具。
在先进封装和三维集成领域，研究开发了窄节距的晶圆级铜柱凸点电镀工艺，实现了低温、超短时的 Cu-Sn-Cu 和 Cu-Cu 窄节距晶圆级键合。
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