Intel 18A迎来首个量子计算客户，日立瞄准千比特硅基量子芯片

近年来，量子计算正在从实验室研究逐步走向产业化，但真正实现大规模商用仍面临制造、集成和可靠性等诸多挑战。近日，日本日立（Hitachi）宣布与英特尔日本公司（Intel K.K.）以及日本产业技术综合研究所（AIST）展开合作，利用Intel最新的18A工艺共同开发硅基量子芯片。这也是Intel 18A先进制程迎来的早期外部量子计算客户，意味着先进半导体制造能力开始进一步向量子计算领域延伸。

日立联合Intel，瞄准硅基量子计算产业化

根据日立发布的公告，此次合作属于日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）“加速开发和验证面向解决社会问题的新一代量子计算机”研发项目的一部分，项目将持续至2029年3月。

根据规划，日立将联合Intel和AIST共同开发基于硅自旋量子比特（Silicon Spin Qubit）的量子芯片，目标是建立100比特以上量子芯片的设计和制造技术，并推动硅基量子计算的商业化。

日立同时公布了明确的产业化路线图：

• 2027财年，依托AIST旗下全球量子-AI研发中心（G-QuAT），推出面向外部开发者和企业用户的云端量子计算实验平台；
• 2028财年，推出支持量子纠错（QEC）的100比特硅基量子计算机原型；
• 2030财年，实现1000比特规模的硅基量子计算系统。

相比单纯展示实验室成果，这一路线图更强调从研发验证到云平台服务，再到规模化系统部署的逐步推进。

为什么选择Intel 18A？

在众多量子计算技术路线中，硅基量子比特近年来受到越来越多关注。

量子计算媒体（The Quantum Computing Report）指出，相较于超导量子比特等方案，硅自旋量子比特最大的优势在于能够充分利用现有半导体制造体系，包括成熟的CMOS制造工艺以及EUV光刻技术，因此具备更好的规模化制造潜力。

然而，从实验室几十个量子比特扩展到未来具备容错能力的百万比特系统，仍需要解决多个关键难题，例如器件一致性、控制线路复杂度以及系统集成能力等。

此次合作中，Intel 18A将成为核心制造平台。日立将基于Intel 18A工艺以及专门针对量子器件开发的工艺设计套件（PDK）设计100比特以上量子处理器，在遵循标准晶圆厂设计规则的同时，降低不同量子器件之间的性能差异，为未来大规模制造奠定基础。

四项关键技术突破千比特瓶颈

除了先进工艺之外，此次合作还围绕量子计算产业化布局了四项关键技术方向。

首先，是基于Intel 18A和量子PDK设计高一致性的量子芯片，提高器件制造稳定性。

第二，是开发低功耗低温封装与控制电路。由于量子计算机需要在接近绝对零度的稀释制冷机中运行，大量控制线路不仅增加系统复杂度，也会带来额外热负载，因此降低布线数量和功耗成为系统扩展的重要环节。

第三，是发展高密度3D集成技术。项目计划通过三维封装技术，在极小间距下连接量子芯片与控制电子电路，为未来1000比特以上系统提供互连基础。

第四，则是在AIST的G-QuAT平台建立开放式云端研究环境，允许外部开发者、科研机构及企业在硅基量子测试平台上开展实验，加速软件生态和应用开发。

这些工作覆盖了量子计算从芯片设计、制造、封装到系统平台的多个环节，目标不仅是开发一颗量子芯片，更是建立完整的硅基量子计算研发基础设施。

硅基量子计算迈向产业化

此次合作并非一项孤立的研发项目，而是日立硅基量子计算布局的重要一步。近年来，日立持续参与日本内阁府Moonshot研发计划，并与理化学研究所（RIKEN）、比利时微电子研究中心（imec）等机构开展相关研究。此次依托NEDO项目，引入Intel 18A先进制程，并结合AIST建设开放研究平台，也意味着日本正尝试打通从芯片设计、制造到系统验证、云端应用的完整研发链条。

对于Intel而言，这也是18A先进制程首次迎来量子计算领域的重要外部应用。长期以来，先进制程主要服务于CPU、GPU以及AI加速器等传统计算芯片，而随着量子计算逐步进入工程化阶段，先进晶圆制造也开始成为其产业化的重要支撑。未来，随着100比特、1000比特系统目标的逐步推进，先进制程能否支撑更大规模、更高一致性的量子芯片制造，也将成为硅基量子计算走向商业化的重要基础。