2003年 10月16日，經中科院研究決定并上報中央編制委員會批準，微電子中心更名為“中國科學院微電子研究所”。
10月，“20萬門CMOS門陣列技術研究”獲國家科學技術三等獎。
微電子所開發成功中國首款運算能力突破每秒10億次乘累加大關的高性能、低功耗DSP芯片。
高性能“同心”DSP芯片
2004年
3月，“先進的深亞微米工藝技術及新型器件”獲北京市科學技術一等獎。“20萬門CMOS門陣列技術”獲北京市科學技術三等獎。
9月9日，預算投資9686萬元、建筑面積2.5萬平方米、占地3587平方米的綜合科研樓正式開工。綜合科研樓于2006年8月14日竣工，2006年9月3日投入使用。該項目獲得2004年度北京市建筑（結構）長城杯金質獎工程。
11月12日，微電子所成立杭州分部和杭州中科微電子有限責任公司。杭州中科微電子是從事集成電路設計和系統開發的專業性公司，是重要的研發中心和博士、碩士生培養基地，成為產學研有機結合的重要創新平臺。
微電子所電子科學與技術專業被批準建立博士后流動站。
2005年
2月，“高性能柵長27納米 CMOS器件及關鍵工藝技術研究”獲北京市科學技術一等獎。
10月19日，微電子所與華潤上華公司建立戰略合作關系，以硅工程中心內的主要工藝生產線（即半導體芯片制造部和半導體芯片封裝部）為基礎成立華潤上華公司北京分公司，開展多種產品開發。
11月20日， “亞30納米CMOS器件相關的若干關鍵工藝技術研究”獲國家技術發明獎二等獎；
2006年
6月，微電子所進行戰略轉型和重大調整，重新進行學科布局，確定的戰略方向與重點項目為：核心電子器件產品與技術、高端通用芯片產品與技術、面向產業的公共技術服務平臺、集成電路核心技術、納電子基礎前沿研究等。
2007年
3月7日，中科院常務副院長、黨組副書記白春禮到所視察指導工作。
5月31日，中科院副院長江綿恒視察微電子所。
12月21日，微電子所研制成功國內首款CMOS GPS套片“航芯”1號、2號、CMMB手持數字電視接收前端及解碼芯片、具有完全自主知識產權的IPTV的多媒體解碼芯片、基于SMIC12英寸生產線的IC設計支撐技術“片上抗靜電（ESD）保護電路”。
微電子所InP基毫米波器件再創國內新高；微電子設備銷售形成一定市場規模。
