彻底摆脱国外垄断!中国纯硅实现量产突破,硅 - 28 丰度 99.99%
#中国纯硅成功突破 #传来重磅硬核科研喜讯,中核集团正式宣布,我国自主攻克超高纯度硅 - 28 同位素量产工艺,产出产品丰度突破 99.99%,关键指标达到国际顶尖水准,一举打破海外长达数十年的技术垄断,为国内硅基量子芯片、先进半导体、高端导航设备筑牢自主可控的材料根基。

很多人不理解一块高纯硅对量子计算有多重要,天然硅包含硅 - 28、硅 - 29、硅 - 30 三种同位素,其中硅 - 29 自带核自旋,如同微小磁铁,会持续干扰量子比特运行,造成量子退相干、计算频繁出错。而硅 - 28 原子核无自旋,几乎不会产生环境噪声,是制造稳定硅基量子芯片唯一适配的基底材料。天然硅中硅 - 28 仅占 92.2%,想要用于量子芯片,必须提纯至 99.99% 以上,提纯分离难度堪比万千黄豆里筛选单一品种,工艺壁垒极高。
长久以来,高丰度硅 - 28 量产技术被少数发达国家牢牢封锁,国内量子科研机构只能少量高价采购,供货随时存在断供风险,直接限制国内硅基量子芯片的规模化研发与试验。提纯环节涉及同位素分离、超高真空提纯、精密化工控制等多领域尖端技术,整套设备、工艺流程完全依靠国内科研团队从零攻关,核工业理化工程研究院耗时多年完成工艺迭代,实现从实验室样品到工业化批量生产的跨越,不用再依赖海外进口核心基材。

硅 - 28 高纯硅突破的价值,不局限于量子计算单一赛道。除硅基量子芯片外,超高纯同位素硅还是先进制程半导体晶圆、卫星高精度导航、计量基准仪器、核医学成像设备的关键原料。以往高端导航芯片、特种半导体器件所用高纯硅基材依赖进口,如今自主量产之后,国内高端制造产业链多一个关键环节实现国产化替代,全面降低上游材料被卡脖子的风险。
硅基量子计算是全球公认最易落地商用的量子技术路线,相比光子、超导量子芯片,硅基方案可以沿用成熟半导体产线工艺,更容易实现大规模量产。但过去受高纯硅材料限制,国内硅基量子比特保真度、稳定运行时长始终难以追上海外顶尖水平。如今自主可控 99.99% 硅 - 28 稳定供货,国内科研团队可以放开手脚开展多比特量子处理器研发,加速通用量子计算机的落地进程,缩小与国际顶尖梯队的差距。

这项材料突破,是我国前沿科技产业链自主化的关键一步。芯片产业想要真正独立,不能只停留在设计、封装环节,上游基础同位素、高纯基材、特种化工材料必须全部掌握自主产能。从稀土、光刻胶,到如今量子芯片高纯硅,国内科研体系持续补齐上游短板,一步步搭建完整安全的国产科技产业链,为下一代量子科技革命抢占发展先机。
