Imec实现30nm NbTiN超导电路

Imec研发出基于铌钛氮（NbTiN）的三层金属超导电路，电路设计密度达到每平方厘米380万个约瑟夫森结。这家比利时研发中心还将NbTiN超导互连线的线宽缩小至30纳米。上述研究成果旨在提升超导电子器件的可扩展能力，面向高性能计算（HPC）、AI加速器以及其他计算密集型系统。

超导技术瞄准AI与高性能计算应用

超导电路有望破解先进CMOS系统日益凸显的功耗与互连瓶颈。Imec采用兼容300毫米CMOS产线的工艺开展该技术研发，使其有机会对接现有半导体制造基础设施。

超导技术依靠约瑟夫森结实现高速、低功耗逻辑运算，超导互连线则几乎可以做到零电阻。Imec表示，对比现有CMOS方案，该技术能效最高可提升100倍，计算密度提升1000倍，广播带宽同样提升1000倍。

但传统铌基超导工艺很难做到高密度计算系统所需的微小尺寸。Imec的NbTiN技术平台希望解决这一短板，整合工艺开发、器件、集成电路以及系统层面的优化工作。

约瑟夫森结密度达到每平方厘米380万个

在2026年应用超导大会（ASC）上，Imec展示了最多可达三层金属结构的NbTiN/αSi/NbTiN约瑟夫森结电路。约瑟夫森结的直径缩小至150纳米，实现每平方厘米380万个结的电路设计密度。

该研究团队还完成三层高密度、低损耗NbTiN布线演示，可用于制作电感、无源传输线、接地层、时钟谐振器以及电源谐振器等结构。

超导导线尺寸缩小至30纳米，Imec称该尺寸约为传统铌基工艺可实现水平的十分之一。约瑟夫森结与互连线的临界电流特性均可调整，适配多样化应用场景。

项目应用范围拓展至计算之外的领域

Imec的超导数字项目围绕三大方向搭建：工艺技术、设计与EDA工具、2.5D及3D异质集成。

Imec超导数字项目总监Richard Rouse表示：“我们希望通过超导数字项目，联合晶圆厂、超大规模云服务商与系统厂商，推动NbTiN超导技术迈上新台阶。项目设立三大支柱：（1）工艺技术；（2）设计与EDA能力建设；（3）以2.5D、3D集成为核心的系统级扩展，实现超导器件同其他技术的共集成。这套异质集成方案除高性能计算与AI之外，还可拓展到量子控制与读出、神经形态计算、高分辨率单光子探测，支撑航天、生物医疗等领域应用。”