imec首次用High‑NA EUV光刻制造量子点量子比特器件

量子计算领域一直面临一个核心难题：如何像制造传统芯片那样稳定、可重复地生产大量量子比特（qubits）。如果每个量子器件都需要在实验室里手工优化，规模化就几乎不可能。

比利时微电子研究中心 imec 最近公布的一项成果，给这个问题提供了新的思路：把量子硬件的制造直接带入最先进的半导体生产工具体系。

该机构展示了全球首个使用 ASML 的 High‑NA EUV（高数值孔径极紫外）光刻技术制造的量子点量子比特器件。

虽然这还不是完整的量子处理器，但它证明了一件关键的事：下一代芯片制造技术同样可以用来制造量子计算硬件。

imec到底做了什么

2026年5月，imec宣布成功制造出一个通过 High‑NA EUV 光刻定义结构的量子点量子比特网络。

High‑NA EUV 是目前最先进的半导体光刻技术之一，与早期 EUV 系统相比，它能提供更高的分辨率和更精确的图形控制。这种能力对于未来 2纳米以下制程节点至关重要。

在这项实验中，研究人员利用该技术在硅晶圆上刻画出极小、间距极窄的纳米结构，并成功形成可工作的量子点量子比特网络。

公开资料没有披露完整的工艺细节，例如：

• 光刻胶和材料堆栈
• 刻蚀流程
• 器件良率

但实验已经证明：High‑NA EUV 的图形能力足以定义硅量子比特所需的纳米级结构。

为什么High‑NA EUV对量子计算很重要

很多量子计算技术路线都会遇到同一个问题：

即使单个量子比特可以工作，也很难制造出大规模且一致性良好的阵列。

量子点量子比特之所以被认为有潜力，是因为它们本质上是在硅中利用纳米级栅极结构控制电子——这一结构与现代CMOS晶体管在概念上非常接近。

High‑NA EUV带来的优势包括：

• 更小、更精确的硅结构尺寸
• 更好的图形保真度和对准精度
• 与工业级半导体制造流程兼容

对于量子器件来说，这些纳米级几何差异会直接影响量子态行为。因此，更精确的光刻意味着更一致的量子比特。

换句话说，如果量子点量子比特可以使用与逻辑芯片相同的制造工具，那么量子计算的规模化可能会更接近半导体工业的发展模式。

量子制造与传统芯片产业的“融合”

长期以来，量子器件往往在高校或研究实验室里用定制工艺制造，与商业半导体制造几乎是两个世界。

imec的这项实验释放出一个重要信号：

未来量子芯片可能直接在先进半导体生产线上开发和验证。

这意味着量子技术可以利用半导体行业几十年来积累的能力，例如：

• 纳米级光刻和图形控制
• 数百道工艺步骤的流程整合
• 300毫米晶圆制造
• 良率优化与计量技术

如果这些能力能够用于量子器件制造，那么量子计算的发展路径可能会更像传统芯片产业——从研发原型逐步走向大规模制造。

NanoIC试验产线中的关键角色

这项研究并不是孤立完成的，它依托的是 imec 更大的产业研究平台。

imec运营着欧洲最大的芯片试验产线之一：NanoIC，位于比利时鲁汶（Leuven）。

该项目是欧盟《芯片法案》（EU Chips Act）的一部分，总投资约 25亿欧元，其中：

• 欧盟资金约 7 亿欧元
• 各国政府约 7 亿欧元
• 其余来自产业伙伴

NanoIC 的目标是开发 2纳米以下的下一代芯片技术。

企业和研究机构可以在这里测试新材料、新工艺和新架构，然后再决定是否投入数十亿美元建设量产工厂。

ASML 的 High‑NA EUV 系统已经安装在 imec 的 300毫米晶圆洁净室中，成为这条试验产线的核心设备之一。

正是在这样的近工业级环境下，研究人员才能尝试把量子器件制造与先进半导体工艺结合起来。

High‑NA EUV的全球产业背景

High‑NA EUV 被普遍认为是未来十年先进芯片制造的关键技术。

ASML 的这一新一代光刻系统预计将支持下一代逻辑芯片和高带宽存储芯片的生产，一些厂商计划在本十年后期投入使用。

为了推进技术发展，ASML 与 imec 建立了长期合作关系，并在光刻研究和实验平台上开展联合项目。

与此同时，ASML 在全球半导体制造生态中的角色也在扩大。例如：

印度塔塔电子（Tata Electronics）正在古吉拉特邦多莱拉（Dholera）建设一座 300毫米晶圆厂，ASML将为该项目提供光刻设备和技术支持。

该工厂被视为印度首个商业化前端晶圆厂之一，投资规模约 110亿美元。

这些项目共同反映出一个趋势：全球各地区都在加强先进半导体制造能力。

这一里程碑意味着什么

需要明确的是，这一成果并不意味着可容错的大规模量子计算机已经到来。

目前仍未展示：

• 大规模量子比特阵列
• 高良率制造
• 完整量子处理器

但这项实验证明了一点非常关键的事情：

先进半导体制造工具可以用于构建量子器件。

如果硅量子点量子比特能够继续利用与传统芯片相同的光刻技术、工艺控制和制造基础设施，那么未来可扩展量子计算系统的发展路径，可能会逐渐与现代微电子产业的路线图趋同。