独立半导体产业研究工作室SemiVision最近走访加拿大滑铁卢大学量子计算研究所。他们的走访报告里有两段内容或许和我们的读者颇为相关:
从量子研究走向半导体制造
量子计算最终将如何与现有半导体供应链产生交集?尽管各类量子计算架构差异巨大,但其中不少方案都需要用到半导体厂商已经掌握的工艺能力,包括光刻、薄膜沉积、材料表征、精密互连、先进封装以及器件测试。
不过量子硬件也带来了传统CMOS生产所没有的特殊要求。例如,超导量子电路需要在毫开尔文温度下工作,这对材料、热管理、微波互连以及封装都提出严苛要求。
量子光子器件则面临一系列不同挑战,包括光损耗、单光子操控、波导制备,以及芯片与光学元件之间的高效耦合。
制造规模是一个尤为关键的议题。从定制化6英寸科研工艺迁移至8英寸或12英寸工业产线,绝非简单平移即可实现。工艺转移会改变材料特性、缺陷密度、器件均匀性与器件性能。
此外,并非所有量子架构都需要12英寸半导体制造。最优生产模式取决于物理平台、系统架构以及最终的市场需求。
但大方向是明确的:随着量子硬件逐步成熟,制造工程将与基础物理研究同等重要,其地位会持续提升。
量子光子学:与硅光的天然交汇点
对半导体行业而言,集成光子学是量子研究领域中最值得关注的方向之一,因为它与光通信、先进计算系统正在开发的技术存在重叠。
传统硅光与量子光子学,均可依托集成光波导、光耦合结构、光子器件以及半导体制造工艺。
但二者的工作要求存在巨大差异。
经典光通信系统一般围绕光功率、带宽、能效、信号完整性与传输距离做性能优化;
而量子光子系统还额外需要单光子源、单光子探测器、量子干涉、纠缠态生成,以及对脆弱量子态的保真保持。
这为现有的硅光供应商同时带来机遇与挑战。
举例来说,为光子集成电路开发的制造工艺,有潜力用于制备部分量子光子器件。然而,光损耗、封装稳定性、器件一致性以及单光子性能,都需要配套额外的工艺开发。
因此,其商业机会并非简单复用现有光收发组件技术,而是甄别经典光子产业链中哪些环节可以改造,从而满足量子场景的特殊需求。
量子计算可能是当前AI之后最有希望的新兴技术。光通信业内人士如何能够未雨绸缪,提前布局,希望这篇文章能给大家一些启发。
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