imec ने High‑NA EUV लिथोग्राफी से बनाया पहला क्वांटम‑डॉट क्यूबिट डिवाइस

High‑NA (High Numerical Aperture) EUV आज उपलब्ध सबसे उन्नत लिथोग्राफी तकनीकों में से एक है। यह तकनीक सिलिकॉन वेफर पर बेहद छोटे और अत्यधिक सटीक पैटर्न बनाने में सक्षम बनाती है—जो 2 नैनोमीटर से छोटे भविष्य के चिप नोड्स के लिए जरूरी हैं।

इसी तकनीक का उपयोग करके imec ने ऐसे क्वांटम‑डॉट क्यूबिट्स का कार्यशील नेटवर्क बनाया जिनके बीच की दूरी अत्यंत छोटी है। इससे यह साबित हुआ कि High‑NA EUV उन नैनो‑संरचनाओं को परिभाषित कर सकता है जिनकी जरूरत सिलिकॉन‑आधारित क्वांटम आर्किटेक्चर को होती है।

हालाँकि संस्थान ने पूरी निर्माण प्रक्रिया—जैसे रेसिस्ट स्टैक, एचिंग प्रोसेस या यील्ड—के तकनीकी विवरण सार्वजनिक नहीं किए हैं, लेकिन यह प्रदर्शन इस बात का संकेत देता है कि क्वांटम डिवाइस उसी पैटर्निंग प्लेटफॉर्म पर बनाए जा सकते हैं जिसे अगली पीढ़ी के चिप्स के लिए विकसित किया जा रहा है।

क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए High‑NA EUV क्यों महत्वपूर्ण है

कई क्वांटम कंप्यूटिंग तकनीकों की समस्या यह है कि वे स्केलिंग यानी बड़े पैमाने पर निर्माण में अटक जाती हैं। एक‑दो क्यूबिट बनाना आसान हो सकता है, लेकिन हजारों क्यूबिट को बिल्कुल समान गुणों के साथ बनाना बेहद कठिन है।

क्वांटम‑डॉट क्यूबिट्स खास इसलिए माने जाते हैं क्योंकि:

• ये सीधे सिलिकॉन में नैनोस्केल गेट स्ट्रक्चर से बनाए जाते हैं।
• इनकी संरचना आधुनिक ट्रांजिस्टर तकनीक से काफी मिलती‑जुलती है।
• इसलिए इन्हें सेमीकंडक्टर उद्योग की मौजूदा मैन्युफैक्चरिंग तकनीकों से जोड़ा जा सकता है।

High‑NA EUV इस दिशा में मदद करता है क्योंकि यह:

• सिलिकॉन वेफर पर और भी छोटे फीचर आकार संभव बनाता है।
• पैटर्न की सटीकता और एलाइनमेंट को बेहतर बनाता है।
• औद्योगिक सेमीकंडक्टर प्रक्रियाओं के साथ संगत है।

imec का यह प्रदर्शन संकेत देता है कि भविष्य की क्लासिकल चिप‑निर्माण तकनीकें ही स्केलेबल क्वांटम आर्किटेक्चर को भी सक्षम बना सकती हैं।

क्वांटम और क्लासिकल चिप निर्माण का मिलन

इतिहास में क्वांटम डिवाइस अक्सर अलग‑थलग प्रयोगशालाओं में, कस्टम प्रक्रियाओं के साथ बनाए जाते रहे हैं। imec का प्रयोग एक अलग दिशा की ओर इशारा करता है—जहाँ क्वांटम डिवाइस मुख्यधारा की सेमीकंडक्टर मैन्युफैक्चरिंग के साथ एकीकृत हो सकते हैं।

यह महत्वपूर्ण इसलिए है क्योंकि सेमीकंडक्टर उद्योग के पास पहले से दशकों का अनुभव है:

• नैनोमीटर स्तर की लिथोग्राफी और पैटर्न नियंत्रण
• सैकड़ों प्रोसेस स्टेप्स का एकीकरण
• बड़े पैमाने पर वेफर उत्पादन
• यील्ड और मेट्रोलॉजी में सुधार

अगर सिलिकॉन‑आधारित क्यूबिट्स इस इकोसिस्टम का लाभ उठा पाते हैं, तो क्वांटम हार्डवेयर का विकास भी पारंपरिक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स की तरह चरणबद्ध रोडमैप का अनुसरण कर सकता है।

NanoIC पायलट लाइन से जुड़ा बड़ा ढाँचा

यह काम imec की व्यापक रिसर्च इन्फ्रास्ट्रक्चर से जुड़ा है। संस्थान बेल्जियम के ल्यूवेन (Leuven) शहर में NanoIC पायलट लाइन चलाता है, जो यूरोपीय संघ के Chips Act के तहत स्थापित सबसे बड़ी परीक्षण सुविधा है।

NanoIC में कुल €2.5 बिलियन का निवेश किया गया है, जिसमें लगभग €700 मिलियन यूरोपीय संघ से और उतनी ही राशि राष्ट्रीय और क्षेत्रीय सरकारों से आई है। बाकी निवेश उद्योग साझेदारों से आता है।

यह सुविधा कंपनियों और शोधकर्ताओं को बड़े पैमाने के उत्पादन से पहले नई चिप प्रक्रियाओं और आर्किटेक्चर का परीक्षण करने का मंच देती है।

इसी पायलट लाइन के हिस्से के रूप में imec के 300 मिमी क्लीनरूम में ASML का High‑NA EUV सिस्टम लगाया गया है—जो दुनिया के सबसे उन्नत लिथोग्राफी उपकरणों में गिना जाता है।

High‑NA EUV का बढ़ता वैश्विक इकोसिस्टम

यह उपलब्धि सिर्फ एक प्रयोगशाला परिणाम नहीं है; यह उस बड़े तकनीकी बदलाव का हिस्सा है जिसमें High‑NA EUV केंद्रीय भूमिका निभा रहा है।

ASML द्वारा विकसित ये मशीनें एक्स्ट्रीम‑अल्ट्रावायलेट लिथोग्राफी की अगली पीढ़ी हैं और माना जा रहा है कि दशक के अंत तक इन्हीं से नई पीढ़ी के लॉजिक और मेमोरी चिप्स बनाए जाएंगे।

इस तकनीक के विकास को तेज करने के लिए ASML और imec कई संयुक्त शोध कार्यक्रमों और प्रयोगशालाओं में सहयोग कर रहे हैं।

साथ ही ASML का वैश्विक प्रभाव भी बढ़ रहा है। उदाहरण के लिए कंपनी ने टाटा इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ साझेदारी की है, जिसके तहत गुजरात के धोलERA में बन रहे भारत के पहले वाणिज्यिक 300 मिमी सेमीकंडक्टर फैब को लिथोग्राफी उपकरण और तकनीकी सहयोग दिया जाएगा।

यह उपलब्धि क्यों मायने रखती है

यह परिणाम यह नहीं बताता कि बड़े पैमाने के क्वांटम कंप्यूटर तुरंत आने वाले हैं। अभी भी कई चुनौतियाँ बाकी हैं—जैसे बड़ी क्यूबिट एरे, उच्च यील्ड और त्रुटि‑सहिष्णु (fault‑tolerant) सिस्टम।

लेकिन imec का प्रदर्शन एक अहम बात दिखाता है: अत्याधुनिक सेमीकंडक्टर निर्माण उपकरण क्वांटम डिवाइस बनाने में सक्षम हैं।

यदि सिलिकॉन‑आधारित क्वांटम‑डॉट क्यूबिट्स इसी औद्योगिक मैन्युफैक्चरिंग इन्फ्रास्ट्रक्चर का उपयोग करते रहे, तो भविष्य में क्वांटम कंप्यूटिंग का विकास भी उसी रास्ते पर चल सकता है जिसने आधुनिक माइक्रोचिप उद्योग को जन्म दिया।