得益于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展：英特爾表示晶圓廠可量產(chǎn)量子比特芯片

隨著全球芯片產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，芯片產(chǎn)業(yè)的重要性與日遞增。與常規(guī)的科技產(chǎn)品不同，芯片往往需要集合全球產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)供應(yīng)，才能完成最終環(huán)節(jié)的量產(chǎn)。

在美修改相關(guān)規(guī)則之后，芯片產(chǎn)品的全球化運(yùn)作就開(kāi)始受到影響，臺(tái)積電、三星等晶圓代工企業(yè)由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)自由出貨，進(jìn)一步導(dǎo)致了全球芯片的代工產(chǎn)能出現(xiàn)緊缺。

在這樣的局面之下，國(guó)產(chǎn)芯片的本土化制造占比，也得到了進(jìn)一步的提升。中芯國(guó)際等晶圓代工企業(yè)，紛紛就芯片代工產(chǎn)能進(jìn)行提升。

如果能利用現(xiàn)有芯片制造工藝生產(chǎn)硅量子芯片，必將大大縮短實(shí)用型量子計(jì)算系統(tǒng)的落地周期

英特爾與QuTech發(fā)布聯(lián)合聲明，表示已經(jīng)在負(fù)責(zé)量產(chǎn)英特爾處理器芯片的制造設(shè)施中生產(chǎn)出首塊可以實(shí)現(xiàn)量子邏輯門(mén)的硅量子芯片。

雙方表示，此舉或?qū)槲磥?lái)千級(jí)、乃至萬(wàn)級(jí)量子比特實(shí)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)打開(kāi)大門(mén)。

根據(jù)英特爾的介紹，其工程師與來(lái)自QuTech的科學(xué)家們開(kāi)展合作，共同在位于俄勒岡州希爾斯伯勒的英特爾D1晶圓廠中成功制造出第一塊大規(guī)模硅量子比特芯片，而且使用的300毫米晶圓與英特爾量產(chǎn)芯片晶圓高度相似。

QuTech是一家由代爾夫特理工大學(xué)(TU Delft)與荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究組織(TNO)合作建立的企業(yè)，專注于量子計(jì)算研究。

英特爾指出，此次雙方已經(jīng)成功在單一晶圓上制造出超過(guò)10000個(gè)陣列及多個(gè)硅自旋量子比特，良品率超過(guò)95%，而且量子比特?cái)?shù)及良品率均高于現(xiàn)有量子比特制造工藝。

目前量子計(jì)算仍處于早期發(fā)展階段，而研究人員所測(cè)試的各類架構(gòu)往往需要大量量子比特以保障系統(tǒng)可靠性。除此之外，門(mén)保真度(即衡量單一量子比特?zé)o誤差度的指標(biāo))也很重要。

可以看到，大規(guī)模制造量子比特的能力將成為推進(jìn)量子計(jì)算突破的重要一步。如果英特爾等芯片制造商多年來(lái)開(kāi)發(fā)并調(diào)優(yōu)出的傳統(tǒng)硅芯片制造工藝也能服務(wù)于量子芯片，那么千級(jí)甚至萬(wàn)級(jí)量子比特實(shí)用系統(tǒng)也將不再遙遠(yuǎn)。此次英特爾與QuTech發(fā)布的聯(lián)合聲明，正是朝著這個(gè)目標(biāo)發(fā)起的首輪沖擊。

英特爾量子硬件總監(jiān)James Clarke表示，“我們的研究證明，全尺寸量子計(jì)算機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)、而且完全能夠在現(xiàn)有芯片工廠中進(jìn)行生產(chǎn)。我們期待與QuTech繼續(xù)保持合作，利用我們?cè)诠栊酒圃祛I(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)釋放出量子計(jì)算硬件的全部潛力。”

這項(xiàng)研發(fā)已經(jīng)發(fā)表在《自然電子學(xué)》雜志上。文章摘要部分指出，將工業(yè)半導(dǎo)體制造工藝用于量子門(mén)生產(chǎn)，代表著硅量子點(diǎn)式量子計(jì)算技術(shù)的重要進(jìn)步。在此之前，這類制造工藝高度依賴于電子束光刻，因此產(chǎn)量低且均勻性差。

根據(jù)QuTech的解釋，當(dāng)前的量子比特芯片往往需要在無(wú)塵室中制造，使用的工具已經(jīng)針對(duì)靈活的設(shè)計(jì)變更及短迭代周期做出了優(yōu)化，但在可靠性上仍有所不足。工業(yè)半導(dǎo)體制造工藝則擁有更出色的可靠性表現(xiàn)，有望補(bǔ)全量子比特芯片的這一制造短板。

QuTech博士研究員、論文一作Anne-Marije Zwerver表示，“工業(yè) 制造技術(shù)與之前大家使用的量子點(diǎn)樣本制造技術(shù)完全不同?！?

其中的一大關(guān)鍵差異，在于工業(yè)半導(dǎo)體制造會(huì)遵循可靠且嚴(yán)格的圖案化設(shè)計(jì)規(guī)則，但這些規(guī)則能否適配量子比特元件的布局一直沒(méi)有答案。研究人員也一直不清楚量子比特的相干性能否經(jīng)受得住化學(xué)機(jī)械拋光等工業(yè)硅芯片制造工藝中的常規(guī)操作。

雖然英特爾與QuTech均將這一發(fā)現(xiàn)視為重大突破，但其中似乎仍有不少等待解答的問(wèn)題。至少在短時(shí)間內(nèi)，我們還不太可能看到英特爾生產(chǎn)線批量產(chǎn)出硅量子比特芯片。

報(bào)告還提到，雖然現(xiàn)有方案還存在著設(shè)計(jì)缺陷、量子比特性能可擴(kuò)展性較差等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，但英特爾與QuTech建立的這套全流程300毫米晶圓集成生產(chǎn)線已經(jīng)開(kāi)辟出一條大量實(shí)驗(yàn)、不斷加快開(kāi)發(fā)速度的光明道路。

報(bào)告總結(jié)道，“此次證實(shí)的硅自旋量子比特與工業(yè)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)施的兼容性，讓我們看到了未來(lái)擴(kuò)展并建立高容錯(cuò)、全棧量子計(jì)算機(jī)方面的無(wú)限可能?！?

英特爾上周還透露，他們將向美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ANL)提供量子計(jì)算測(cè)試臺(tái)設(shè)備，由此邁出實(shí)踐落地的重要一步。

眼看國(guó)產(chǎn)芯片的發(fā)展速度越來(lái)越快，部分美企也開(kāi)始計(jì)劃撤離中國(guó)。據(jù)國(guó)內(nèi)媒體爆料，美國(guó)半導(dǎo)體巨頭美光科技，已經(jīng)對(duì)外宣布撤離中國(guó)，并且解散了其位于中國(guó)上海的研發(fā)中心DRAM設(shè)計(jì)部門(mén)。

同時(shí)，美光還計(jì)劃帶走40多名核心的技術(shù)人員，為其提供移民美國(guó)的資格，并且，連同其家屬都可以一同移民到美國(guó)。在美光撤離之后，另一家芯片巨頭英特爾，也傳來(lái)了有關(guān)退出中國(guó)市場(chǎng)的消息。

有消息稱，美正在要求英特爾等芯片公司退出中國(guó)市場(chǎng)，并且，放棄在中國(guó)內(nèi)地建設(shè)新工廠的計(jì)劃。對(duì)此，英特爾CEO正式表態(tài)：“英特爾不會(huì)退出中國(guó)市場(chǎng)，目前正在推進(jìn)中國(guó)內(nèi)地新工廠的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)芯片在當(dāng)?shù)毓S的生產(chǎn)。”

同時(shí)，英特爾CEO還表示，中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)是全球增長(zhǎng)率最高的市場(chǎng)，如果英特爾想要成為全球最大的半導(dǎo)體供應(yīng)商，就必須加入到中國(guó)市場(chǎng)。

此前，為了加快全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈向美進(jìn)行轉(zhuǎn)移，美還公布了價(jià)值520億美元的補(bǔ)貼計(jì)劃，用于扶持在美設(shè)立工廠的芯片企業(yè)。英特爾卻依舊堅(jiān)持在中國(guó)內(nèi)地設(shè)立代工廠，可以說(shuō)是美最不愿看到的情況之一。

那么，為什么英特爾會(huì)堅(jiān)持在中國(guó)建設(shè)工廠，而不是將新工廠選址在美國(guó)呢?

首先，臺(tái)積電張忠謀就曾有過(guò)表態(tài)“由于美芯片產(chǎn)業(yè)的不完整，在美國(guó)本土生產(chǎn)芯片，其成本將會(huì)是原來(lái)的六倍?！庇⑻貭柤哟髢?nèi)地工廠的投資，實(shí)際上是為了降低自己芯片的生產(chǎn)成本，以獲取更多的利潤(rùn)。

其次，就目前國(guó)內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)而言，已經(jīng)陸續(xù)出現(xiàn)了可以替代英特爾CPU的國(guó)產(chǎn)芯片。英特爾若是退出中國(guó)市場(chǎng)，只會(huì)讓自己的潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，以更快的速度進(jìn)行追趕。

加大在內(nèi)地工廠的投資，則有益于其遏制競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展，進(jìn)一步占據(jù)中國(guó)處理器市場(chǎng)的份額。

最后，英特爾目前仍舊依賴于外界的芯片代工渠道，在臺(tái)積電、三星的美國(guó)工廠完工之前。英特爾選擇將芯片工廠設(shè)立在美本土，只會(huì)增加產(chǎn)品的倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸成本，這一點(diǎn)也會(huì)讓企業(yè)的運(yùn)作存在更大的風(fēng)險(xiǎn)。

臺(tái)積電(TSMC)表示，要到 2025 年下半年或者可能在 2025 年底才會(huì)開(kāi)始生產(chǎn) 2nm 節(jié)點(diǎn)，這預(yù)示著屆時(shí)競(jìng)爭(zhēng)格局將會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變。

這家臺(tái)灣芯片代工廠在近日舉行的第一季度財(cái)報(bào)電話會(huì)議上公布了 2nm 節(jié)點(diǎn)(正式命名為 N2)的時(shí)間表。臺(tái)積電在 2024 年末的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)之后，預(yù)計(jì)在 2025 年中后投入生產(chǎn)，采用 2nm 生產(chǎn)的裸片將會(huì)在 2026 年通過(guò)量產(chǎn)交付給設(shè)計(jì)人員，這就意味著，這些芯片最早也要到 2026 年才能用于手機(jī)、PC 和服務(wù)器。就在臺(tái)積電公布這一消息的幾天之前，英特爾剛剛宣布將重振代工業(yè)務(wù)，公布了下一代 18A 節(jié)點(diǎn)將于 2024 年下半年準(zhǔn)備投產(chǎn)的計(jì)劃，比之前給出的 2025 年時(shí)間表提前了數(shù)月時(shí)間。由于 A 是 ngstr ms 的縮寫(xiě)，所以 18A 代表著這將是 1.8nm 的工藝。

有趣的是，這是否意味著英特爾將打敗臺(tái)積電，憑借著可抗衡臺(tái)積電的制造工藝進(jìn)入市場(chǎng)?對(duì)此我們保持懷疑態(tài)度，盡管我們有理由相信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將變得越來(lái)越激烈，如果事情進(jìn)展順利的話，英特爾可能會(huì)在 2025 年迎頭趕上甚至是處于領(lǐng)先。

英特爾公司首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger 堅(jiān)持認(rèn)為，英特爾將憑借 18A 節(jié)點(diǎn)成為工藝性能上的領(lǐng)導(dǎo)者，最近透露有關(guān)英特爾將提前數(shù)月開(kāi)始生產(chǎn)的消息，表明英特爾現(xiàn)在是信心滿滿。

與此同時(shí)，臺(tái)積電首席執(zhí)行官 CC Wei 在財(cái)報(bào)電話會(huì)議上表示，預(yù)計(jì) 2nm 節(jié)點(diǎn)將為 TSMC 芯片設(shè)計(jì)人員提供 " 最好的技術(shù)、成熟度、性能和成本 " ——盡管比英特爾 18A 節(jié)點(diǎn)投產(chǎn)要晚一些。

半導(dǎo)體咨詢公司 IC Knowledge 的負(fù)責(zé)人 Scotten Jones 在最近一項(xiàng)研究中指出，英特爾最近在節(jié)點(diǎn)開(kāi)發(fā)方面的提速讓他相信，英特爾可能實(shí)現(xiàn) " 逆襲 "，憑借 18A 節(jié)點(diǎn)在性能上超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電和三星。

如果真的如此，這將標(biāo)志著英特爾有望扭轉(zhuǎn)此前因?yàn)?10nm 和 7nm 上的錯(cuò)誤導(dǎo)致制造工藝落后于臺(tái)積電和三星的競(jìng)爭(zhēng)格局?；蛘哌@至少標(biāo)志著 Jones 本人的觀點(diǎn)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，此前他認(rèn)為英特爾根本沒(méi)有機(jī)會(huì)迎頭趕上。

他這樣寫(xiě)道：" 總而言之，我們相信英特爾能夠在代工廠陷入困境的時(shí)候，大幅加快他們的工藝開(kāi)發(fā)進(jìn)程。雖然我們預(yù)計(jì)英特爾不會(huì)在這個(gè)期間重新贏得密度上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，但我們確實(shí)相信英特爾可以重新奪回性能上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。"

Jones 是根據(jù)英特爾、臺(tái)積電和三星給出的最新時(shí)間表，以及這幾家廠商對(duì)新節(jié)點(diǎn)預(yù)期性能改進(jìn)做出了這一系列分析。上周 Jones 發(fā)布這一分析結(jié)果的時(shí)候，臺(tái)積電尚未給出有關(guān) 2nm 節(jié)點(diǎn)的官方時(shí)間表，當(dāng)時(shí) Jones 表示，他認(rèn)為 2nm 有望在 2025 年到貨，這與臺(tái)積電后來(lái)在財(cái)報(bào)電話會(huì)議上給出的時(shí)間大體一致。