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[导读]随着全球芯片产业的快速发展,芯片产业的重要性与日递增。与常规的科技产品不同,芯片往往需要集合全球产业链的技术供应,才能完成最终环节的量产。

随着全球芯片产业的快速发展,芯片产业的重要性与日递增。与常规的科技产品不同,芯片往往需要集合全球产业链的技术供应,才能完成最终环节的量产。

在美修改相关规则之后,芯片产品的全球化运作就开始受到影响,台积电、三星等晶圆代工企业由于无法实现自由出货,进一步导致了全球芯片的代工产能出现紧缺。

在这样的局面之下,国产芯片的本土化制造占比,也得到了进一步的提升。中芯国际等晶圆代工企业,纷纷就芯片代工产能进行提升。

如果能利用现有芯片制造工艺生产硅量子芯片,必将大大缩短实用型量子计算系统的落地周期

英特尔与QuTech发布联合声明,表示已经在负责量产英特尔处理器芯片的制造设施中生产出首块可以实现量子逻辑门的硅量子芯片。

双方表示,此举或将为未来千级、乃至万级量子比特实用系统的实现打开大门。

根据英特尔的介绍,其工程师与来自QuTech的科学家们开展合作,共同在位于俄勒冈州希尔斯伯勒的英特尔D1晶圆厂中成功制造出第一块大规模硅量子比特芯片,而且使用的300毫米晶圆与英特尔量产芯片晶圆高度相似。

QuTech是一家由代尔夫特理工大学(TU Delft)与荷兰应用科学研究组织(TNO)合作建立的企业,专注于量子计算研究。

英特尔指出,此次双方已经成功在单一晶圆上制造出超过10000个阵列及多个硅自旋量子比特,良品率超过95%,而且量子比特数及良品率均高于现有量子比特制造工艺。

目前量子计算仍处于早期发展阶段,而研究人员所测试的各类架构往往需要大量量子比特以保障系统可靠性。除此之外,门保真度(即衡量单一量子比特无误差度的指标)也很重要。

可以看到,大规模制造量子比特的能力将成为推进量子计算突破的重要一步。如果英特尔等芯片制造商多年来开发并调优出的传统硅芯片制造工艺也能服务于量子芯片,那么千级甚至万级量子比特实用系统也将不再遥远。此次英特尔与QuTech发布的联合声明,正是朝着这个目标发起的首轮冲击。

英特尔量子硬件总监James Clarke表示,“我们的研究证明,全尺寸量子计算机不仅可以实现、而且完全能够在现有芯片工厂中进行生产。我们期待与QuTech继续保持合作,利用我们在硅芯片制造领域的专业知识释放出量子计算硬件的全部潜力。”

这项研发已经发表在《自然电子学》杂志上。文章摘要部分指出,将工业半导体制造工艺用于量子门生产,代表着硅量子点式量子计算技术的重要进步。在此之前,这类制造工艺高度依赖于电子束光刻,因此产量低且均匀性差。

根据QuTech的解释,当前的量子比特芯片往往需要在无尘室中制造,使用的工具已经针对灵活的设计变更及短迭代周期做出了优化,但在可靠性上仍有所不足。工业半导体制造工艺则拥有更出色的可靠性表现,有望补全量子比特芯片的这一制造短板。

QuTech博士研究员、论文一作Anne-Marije Zwerver表示,“工业 制造技术与之前大家使用的量子点样本制造技术完全不同。”

其中的一大关键差异,在于工业半导体制造会遵循可靠且严格的图案化设计规则,但这些规则能否适配量子比特元件的布局一直没有答案。研究人员也一直不清楚量子比特的相干性能否经受得住化学机械抛光等工业硅芯片制造工艺中的常规操作。

虽然英特尔与QuTech均将这一发现视为重大突破,但其中似乎仍有不少等待解答的问题。至少在短时间内,我们还不太可能看到英特尔生产线批量产出硅量子比特芯片。

报告还提到,虽然现有方案还存在着设计缺陷、量子比特性能可扩展性较差等现实挑战,但英特尔与QuTech建立的这套全流程300毫米晶圆集成生产线已经开辟出一条大量实验、不断加快开发速度的光明道路。

报告总结道,“此次证实的硅自旋量子比特与工业半导体生产设施的兼容性,让我们看到了未来扩展并建立高容错、全栈量子计算机方面的无限可能。”

英特尔上周还透露,他们将向美国能源部阿贡国家实验室(ANL)提供量子计算测试台设备,由此迈出实践落地的重要一步。

眼看国产芯片的发展速度越来越快,部分美企也开始计划撤离中国。据国内媒体爆料,美国半导体巨头美光科技,已经对外宣布撤离中国,并且解散了其位于中国上海的研发中心DRAM设计部门。

同时,美光还计划带走40多名核心的技术人员,为其提供移民美国的资格,并且,连同其家属都可以一同移民到美国。在美光撤离之后,另一家芯片巨头英特尔,也传来了有关退出中国市场的消息。

有消息称,美正在要求英特尔等芯片公司退出中国市场,并且,放弃在中国内地建设新工厂的计划。对此,英特尔CEO正式表态:“英特尔不会退出中国市场,目前正在推进中国内地新工厂的建设,实现芯片在当地工厂的生产。”

同时,英特尔CEO还表示,中国半导体市场是全球增长率最高的市场,如果英特尔想要成为全球最大的半导体供应商,就必须加入到中国市场。

此前,为了加快全球芯片产业链向美进行转移,美还公布了价值520亿美元的补贴计划,用于扶持在美设立工厂的芯片企业。英特尔却依旧坚持在中国内地设立代工厂,可以说是美最不愿看到的情况之一。

那么,为什么英特尔会坚持在中国建设工厂,而不是将新工厂选址在美国呢?

首先,台积电张忠谋就曾有过表态“由于美芯片产业的不完整,在美国本土生产芯片,其成本将会是原来的六倍。”英特尔加大内地工厂的投资,实际上是为了降低自己芯片的生产成本,以获取更多的利润。

其次,就目前国内芯片产业而言,已经陆续出现了可以替代英特尔CPU的国产芯片。英特尔若是退出中国市场,只会让自己的潜在竞争对手,以更快的速度进行追赶。

加大在内地工厂的投资,则有益于其遏制竞争对手的发展,进一步占据中国处理器市场的份额。

最后,英特尔目前仍旧依赖于外界的芯片代工渠道,在台积电、三星的美国工厂完工之前。英特尔选择将芯片工厂设立在美本土,只会增加产品的仓储、运输成本,这一点也会让企业的运作存在更大的风险。

台积电(TSMC)表示,要到 2025 年下半年或者可能在 2025 年底才会开始生产 2nm 节点,这预示着届时竞争格局将会发生转变。

这家台湾芯片代工厂在近日举行的第一季度财报电话会议上公布了 2nm 节点(正式命名为 N2)的时间表。台积电在 2024 年末的风险生产之后,预计在 2025 年中后投入生产,采用 2nm 生产的裸片将会在 2026 年通过量产交付给设计人员,这就意味着,这些芯片最早也要到 2026 年才能用于手机、PC 和服务器。就在台积电公布这一消息的几天之前,英特尔刚刚宣布将重振代工业务,公布了下一代 18A 节点将于 2024 年下半年准备投产的计划,比之前给出的 2025 年时间表提前了数月时间。由于 A 是 ngstr ms 的缩写,所以 18A 代表着这将是 1.8nm 的工艺。

有趣的是,这是否意味着英特尔将打败台积电,凭借着可抗衡台积电的制造工艺进入市场?对此我们保持怀疑态度,尽管我们有理由相信市场竞争将变得越来越激烈,如果事情进展顺利的话,英特尔可能会在 2025 年迎头赶上甚至是处于领先。

英特尔公司首席执行官 Pat Gelsinger 坚持认为,英特尔将凭借 18A 节点成为工艺性能上的领导者,最近透露有关英特尔将提前数月开始生产的消息,表明英特尔现在是信心满满。

与此同时,台积电首席执行官 CC Wei 在财报电话会议上表示,预计 2nm 节点将为 TSMC 芯片设计人员提供 " 最好的技术、成熟度、性能和成本 " ——尽管比英特尔 18A 节点投产要晚一些。

半导体咨询公司 IC Knowledge 的负责人 Scotten Jones 在最近一项研究中指出,英特尔最近在节点开发方面的提速让他相信,英特尔可能实现 " 逆袭 ",凭借 18A 节点在性能上超越竞争对手台积电和三星。

如果真的如此,这将标志着英特尔有望扭转此前因为 10nm 和 7nm 上的错误导致制造工艺落后于台积电和三星的竞争格局。或者这至少标志着 Jones 本人的观点发生了转变,此前他认为英特尔根本没有机会迎头赶上。

他这样写道:" 总而言之,我们相信英特尔能够在代工厂陷入困境的时候,大幅加快他们的工艺开发进程。虽然我们预计英特尔不会在这个期间重新赢得密度上的领先优势,但我们确实相信英特尔可以重新夺回性能上的领先优势。"

Jones 是根据英特尔、台积电和三星给出的最新时间表,以及这几家厂商对新节点预期性能改进做出了这一系列分析。上周 Jones 发布这一分析结果的时候,台积电尚未给出有关 2nm 节点的官方时间表,当时 Jones 表示,他认为 2nm 有望在 2025 年到货,这与台积电后来在财报电话会议上给出的时间大体一致。

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