原標(biāo)題：全干貨！一文讀懂芯片制造及量子芯片！

最近兩個月，因為一系列事情，大家對國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)的關(guān)注度日益增加。

那么，什么是芯片？如何制造芯片？涉及到多少高科技？目前的芯片產(chǎn)業(yè)將會有哪些挑戰(zhàn)？

在這里，我們轉(zhuǎn)發(fā)一下央視新聞的一個科普：

10聯(lián)網(wǎng)與哈工大

圖片來源：央視新聞

別看芯片的體積小，但制造難度非常大，其制作過程不亞于在指甲蓋上建造一座城市。

我們一般看到的芯片是這樣的：

圖源網(wǎng)絡(luò)

但是在顯微鏡下，如同街道星羅棋布，無數(shù)的細(xì)節(jié)令人驚嘆不已。

圖源網(wǎng)絡(luò)

原來，指甲蓋大小的芯片，上面卻有數(shù)公里的導(dǎo)線和幾千萬甚至上億根晶體管。

為了讓這些納米級的元件“安家落戶”，芯片在投入使用前，要經(jīng)歷上百道工序的納米級改造……

圖片來源：央視新聞

眾所周知，摩爾定律的技術(shù)基礎(chǔ)是不斷提高電子芯片的集成度(單位芯片的晶體管數(shù))。集成度不斷提高，速度就不斷加快。

現(xiàn)在的高性能計算機、智能手機中的芯片，不斷地引入更先進的芯片工藝，制程精度從幾十納米逐步降到到7納米，未來甚至更低，逼近原子尺寸。傳統(tǒng)芯片能夠容納的集成電路最終將趨向經(jīng)典物理上的臨界點，計算能力提升舉步維艱。

圖源網(wǎng)絡(luò)

如果摩爾定律終結(jié)，在后摩爾時代，提高運算速度的途徑是什么？

不少科學(xué)家將希望寄托于量子計算。

想要研制量子計算機，量子芯片是關(guān)鍵一步。

量子芯片集成有大量的量子邏輯單元，可以執(zhí)行量子信息處理過程，在諸如量子化學(xué)模擬、量子人工智能等諸多領(lǐng)域具有巨大的潛力，有望突破傳統(tǒng)計算機的算力極限。

目前，超導(dǎo)系統(tǒng)、半導(dǎo)體系統(tǒng)、離子阱系統(tǒng)等，都有相應(yīng)的量子芯片研究，并正在往大規(guī)模集成的方向摸索。目前，基于超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)體系的技術(shù)路線在當(dāng)前階段走在了前面，但近年來基于半導(dǎo)體的門控量子點技術(shù)發(fā)展迅速，未來的量子計算機究竟采取哪種技術(shù)路線尚未定論。

本源量子首席科學(xué)家、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭國平教授自2010年主持連續(xù)承擔(dān)了我國“固態(tài)量子芯片”和“半導(dǎo)體量子芯片”國家重點研發(fā)計劃(973)項目。

目前，本源量子與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作研發(fā)的第一代半導(dǎo)體二比特量子芯片—玄微，采用半導(dǎo)體量子點系統(tǒng)可以很好地結(jié)合和利用現(xiàn)代半導(dǎo)體微電子制造工藝，通過純電控的方式制備、操控與讀取量子比特更具穩(wěn)定性。可以實現(xiàn)超快精確控制和長相干快操控編碼。

玄微 XW B2-100

本源量子自主研發(fā)的第一代超導(dǎo)六比特量子芯片—夸父，具備高達99.7%的單量子邏輯門保真度，與當(dāng)前國際同類水平(99.94%)僅有一步之遙。

夸父 KF C6-130

為了提高對量子芯片信息的讀取效率，本源量子自主研發(fā)了多種量子參量放大器。

其中量子阻抗匹配參量放大器OriginQ-IMPA-6650能達到15-30 dB的增益，在高帶寬模式下能達到20 dB的增益以及高于400 MHz的增益帶寬，噪聲低至標(biāo)準(zhǔn)量子極限，是國內(nèi)最好的同類型量子參量放大器。

量子阻抗匹配參量放大器 OriginQ-IMPA-6650

同時，本源量子正在研制具備更高增益帶寬、性能更穩(wěn)定的量子行波參量放大器，它預(yù)計將能用于至少20個量子比特的并行讀取。

量子行波參量放大器

為了提高量子芯片的性能，封裝技術(shù)必不可缺。本源量子基于量子計算芯片以及量子參量放大器分別研制了多種立體封裝技術(shù)，能夠大幅降低信號串?dāng)_，抑制環(huán)境噪聲。

比如IMPA芯片立體封裝可用于完成IMPA芯片的封裝，并提供室溫以及低溫的測試接口。

IMPA芯片立體封裝

最新研發(fā)的第三代全封閉量子芯片封裝可用于完成1-6位量子CPU的封裝，并提供室溫以及極低溫的測試接口。

量子芯片的研制比傳統(tǒng)芯片的研制更加艱辛。我們不僅要攻關(guān)量子芯片工藝制程，更要持續(xù)不斷地改進量子芯片的原理設(shè)計。本源量子將持之以恒地堅持以量子芯片為核心的量子計算技術(shù)的研發(fā)，致力于早日研制出實用量子計算機。

我們相信，“芯”動不如行動，中國芯的突圍之道，就在不遠(yuǎn)處。

來源：央視新聞、中國經(jīng)濟大講堂、半導(dǎo)體行業(yè)觀察返回搜狐，查看更多

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的量子计算机芯片的制造过程,全干货！一文读懂芯片制造及量子芯片！的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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