imec領先全球 發表採用High-NA EUV的量子點量子位元元件
前言：
最先進的微影系統是未來的高階記憶體與運算晶片發展的關鍵，這些系統將在量子技術升級方面發揮關鍵作用。
2026年5月19日--於本周舉行的全球技術論壇（ITF World)上，比利時微電子研究中心（imec）發表了全球首款採用高數值孔徑極紫外光（high-NA EUV）微影技術製成的量子點量子位元元件。量子位元是量子運算的基本運算單元，此項成果象徵著高可靠度量子位元邁向工業量產的重要里程碑。據我們所知，這是首款採用High-NA EUV微影技術製成的整合式硬體元件。
針對特定的複雜運算任務，例如開發新藥或模擬物理過程，量子電腦可望展現遠超過傳統電腦的性能。然而，為了發展具備功用的量子電腦，我們需要連通數以百萬計的量子位元（量子電腦的運算單元），除了增加數量，還要達到高可靠度和精準控制。
目前研究的各種量子平台中，矽基量子點自旋量子被視為最具量產潛力的方案，常被稱為「量子位元的業界標竿」。其製程與標準的矽基運算晶片（CMOS）製造大致相容，而imec是在該研究領域深耕數十年的專業權威。
imec研究計畫主持人暨量子整合技術工程師Sofie Beyne解釋：「我們可以善用累積數十年的半導體創新，並重複利用微縮晶片的完整生態系統，推動量子元件走出實驗室試驗，邁向可大規模量產的系統。而矽基量子點在這方面展現顯著優勢。」
矽基量子點自旋量子把電子侷限在矽基奈米結構（閘極層）內。陷落電子的「自旋狀態」用來儲存量子資訊。為了限制環境雜訊，必須盡可能縮短不同閘極之間的間隙。 imec已經成功製出量子位元的功能網路，閘極間隙只有6奈米。由於這種硬體元件具備奈米級尺寸，理論上就能整合數百萬個量子位元，形成單一晶片。
imec技術院士暨量子運算研究計畫主持人Kristiaan De Greve表示：「High-NA EUV技術可以製出矽量子點量子位元的高精確度圖形。相鄰量子點的耦合強度會隨著間隙縮小而大幅增加，所以我們需要採用具備高可靠度的製造技術，在量子點的控制電極之間製出奈米級的間隙。此次的工程技術創舉歸功於我們的整合與圖形化技術團隊，以及艾司摩爾（ASML）的頂尖High-NA EUV技術。」
此次展示基於imec針對矽基量子點自旋量子的過去研究，這些研究已證實CMOS相容製程可以實現低電荷雜訊與穩定的量子位元運算。透過導入High-NA EUV微影技術，該製程的發展重點不再是實驗室的個別展示元件，而是邁向與12吋晶圓相容且可再現的量子位元。
2奈米以下邏輯與高密度記憶體技術為尖端AI與高性能運算的快速成長注入動能，而High-NA EUV微影技術對這些未來發展的重要性顯而易見，而今，這項先進微影技術也漸漸顯現更多潛能，將在未來量子運算的硬體扮演要角。
圖片說明：量子位元的功能陣列運用High-NA EUV微影技術，成功在柱塞（P）與阻障（B）閘極之間製出只有6奈米的間隙。此圖也展示累積閘極（accumulation gate，即圖中的A）與量子侷限區域（confinement，即圖中的C）。
