量子芯片還用光刻機嗎?有什麼進展?

Roy頭


    量子芯片對光刻機的依賴程度會很小。因為,傳統的計算機、手機處理器芯片邏輯門是晶體管(0和1)高低頻電路,而量子芯片並不是邏輯門的原理(0和1),我國能夠通過量子芯片實現彎道超車嗎?

    傳統的芯片製造

    我們日常生活中用到、看到的電子設備,比如手機、電腦、電視等,都離不開芯片,而芯片是由數以萬計的晶體管構成的,華為的麒麟990 5G處理器只有指甲殼大小,集成了103億個晶體管。單個晶體管的結構如下圖所示▼。

    生產芯片的關鍵設備之一是“光刻機”。目前,最先進的光刻機是荷蘭ASML的EUV光刻機,臺積電、三星已經利用EUV光刻機,製造出了5nm製程工藝的芯片,華為的下一代處理器麒麟1020將會採用臺積電的5nm製程工藝。


    我國生產光刻機最先進的企業是上海微電子,目前只能量產90nm製程工藝的光刻機。大陸的晶圓代工廠中芯國際,早在2018年就成功預定了一臺荷蘭ASML的EUV光刻機,因為很多原因,至今未收貨,一定程度上限制了中芯國際研發新工藝的腳步。

    量子芯片

    隨著摩爾定律的終結,在後摩爾時代,為了提高運算嘟嘟,不少科學家提出了量子計算機。量子計算機的核心是量子芯片。

    量子芯片集成了大量的量子邏輯單元,可以執行量子信息處理過程,比如量子化學模擬,量子人工智能等,突破了傳統計算機的算力極限。

    目前,超導系統、半導體系統、離子陷阱系統等,都是相應量子芯片的研究,然而未來量子芯片採用哪種技術路線,還未有定論。

    我國的本源量子和中科大合作研發了“玄微”,是第一代半導體二比特量子芯片,本源量子還自主研發了“夸父”,第一代超導六比特量子芯片,距當前國際先進水平只有一步之遙。


    總之,傳統的IC芯片,已經到了7nm、5nm、3nm,很快就到了極限,摩爾定律已經失效,製造業的光刻機也會遇到光衍射的問題。未來量子計算、量子芯片、生物芯片將會是一個全新的世界。

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Geek視界


由於光刻機買不到最先進的產品,芯片工藝落後於臺積電,為什麼不改變我們的思路呢?目前,我們很難趕上世界光刻機和芯片製造技術的發展水平。

  據中科院有關專家採訪,

  在經過中國科學院院士的不懈努力,我國自主開發的2種納米芯片技術在關鍵技術上取得了重大突破。

  最近有網友提出,為什麼不改變一種思維方式呢?專注於量子芯片、光學芯片技術的研究和開發,以達到一種超越的方式。最近,網上出現了很多關於量子芯片的新聞。

  確實,我們是否能正確地改變我們的想法,但最基本的工業系統仍然必須努力發展,團結全國和所有能夠團結一致的力量,打破美國的技術障礙。

  重要的是要知道,世界芯片技術的研究和發展仍然主要以5納米技術為基礎,並試圖探索3納米芯片的研究和開發。中國科學院在2納米芯片領域的宣佈已經是世界前沿的一項突破,也將被視為我國芯片技術發展史上非常耀眼的一步。

  美國對限制的武斷政策給高通帶來了一個黑暗時刻。因為世界其他國家都會擔心科技企業,也許有一天會輪到他們自己。因此,不僅是國內企業,還有韓國和日本,都有意或無意地降低了對高通的依賴。

  國內小米、奧普開始轉向聯發、體和三星共同開發芯片,並與韓國和日本公司達成戰略。

  革命性技術的出現將使最初的壟斷巨頭瞬間崩潰。下一代光學芯片和量子芯片即將問世。

  現在中國不能只盯著硅片,把太多的精力放在忽視尖端技術的積累上,總是跟在別人的屁股後面。硅片要發展,基礎科學研究不能丟,雙手要硬!

  如果我們在量子芯片的開發上取得成功,它將具有深遠的意義。屆時,美國主導的西方硅芯片壟斷體系可能崩潰。你認為我們能繞道超越西方技術嗎?

  當時,美國走數字化道路,日本不相信堅持極端研究模擬信號,最終落後於美國!那你為什麼不研究量子芯片光學芯片呢?如果它能工作呢?

  中國的智慧從來沒有被摧毀過,中國想要做的事情肯定會實現的。

  一切皆有可能,技術總是顛覆性的,時代在變化,我相信這是一個偉大的創新!


歷史檔案館


量子芯片就是將量子線路集成在基片上,進而承載量子信息處理的功能。借鑑於傳統計算機的發展歷程,量子計算機的研究在克服瓶頸技術之後,要想實現商品化和產業升級,需要走集成化的道路。超導系統、半導體量子點系統、微納光子學系統、甚至是原子和離子系統,都想走芯片化的道路。從發展看,超導量子芯片系統從技術上走在了其它物理系統的前面;傳統的半導體量子點系統也是人們努力探索的目標,因為畢竟傳統的半導體工業發展已經很成熟,如半導體量子芯片在退相干時間和操控精度上一旦突破容錯量子計算的閾值,有望集成傳統半導體工業的現有成果,大大節省開發成本。

半導體的產業鏈非常之長,做一個芯片最起碼需要IC(集成電路)設計、芯片製造、封裝、測試四個基本步驟。阿里此次投資成立的平頭哥是做IC設計的,而我國最不落後的恰恰就是IC設計,擁有包括華為海思、紫光展訊等等一大批還算有實力的企業。

中國芯片落後於人主要是指芯片製造環節落後於人,而芯片製造落後於人主要是光刻機落後於人。據重器君瞭解,我國目前成功商業化的光刻機最高分辨率只能達到90納米,而荷蘭的ASML早就量產了7納米光刻機,正在向5納米及以下進軍,兩者差距最樂觀估計也在10以上。

中國在光刻機上與國外差距巨大

可以說,IC設計只要程序員肯花時間敲代碼,幾個月就能設計出一款高端手機芯片。而半導體加工設備以及芯片製造上的差距,沒有數十年如一日的科技積累和上萬億的資本砸下去是絕對抹不平的。

與此同時,我國的芯片進口卻屢創新高,今年前半年就進口了1467.05億美元的芯片,比去年同期暴增35%。我國芯片對外依存度遠遠超過石油對外依存度,時刻都有被人掐脖子的風險,這對我們這個追求獨立自主、謀求民族復興的國家來說是不能忍受的。

半導體大基金才是中國芯片崛起的關鍵

於是在2014年,由國家財政、國開金融、中國菸草、中國移動等國有資本共同出資成立半導體大基金,第一期募集1387億人民幣,第二期募集資本預計超過2000億人民幣,以此為基礎撬動上萬億資金來扶持中國整個半導體產業鏈。這才是中國芯片崛起的根本,阿里在這樣的大手筆面前,簡直就如同過家家。

當然了,多一個人就多一分力量,馬雲最起碼心裡還想著搞芯片,比那些搞房地產、賣廣告、賣遊戲的不知道高到哪裡去了。






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