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量子計算中國五傑:技術路線、商業落地與未來格局深度對比
本源量子、圖靈量子、玻色量子、華翊量子、兩儀萬象——五家非上市量子計算企業,合計估值約317億元,覆蓋超導、光量子、相干光、離子阱、中性原子五條技術路線。創始團隊分別源自郭光燦體系、潘建偉體系、楊振寧體系三大中國量子學術譜系。本文基於IT橘子、證監會公告、新華網、36氪、投中網等公開可追溯資料,所有資料均可交叉驗證。一、估值格局1. 本源量子,約92億元中科大郭光燦院士團隊創立。2025年9月進入科創板IPO輔導(證監會公告),彼時估值約69億元,2026年4月攀升至近百億。"本源悟空"72位超導量子晶片營運超兩年,完成全球163國80余萬次計算任務。2024年營收9,938萬元,國內唯一千萬級營收量子企業。2. 圖靈量子,70億元上海交大金賢敏教授創立。2026年4月27日完成新一輪數億元融資(36氪/投中網獨家),國家創業投資引導基金長三角基金與浦東新區國資聯合領投。今年以來連續2輪融資近10億元,這是國家創業投資引導基金在量子領域的首個直投項目。2025年訂單破億,CAGR 200%。3. 玻色量子,65億元清華海歸團隊(文凱+馬寅)創立。2026年3月完成B輪10億元(新華網),年度量子單筆最大融資。"馭量·山海1000"千位元可擴展專用量子機,超頻模式3000+位元,五年四次迭代。建成中國首個規模化專用量子計算製造工廠。4. 華翊量子,50億元清華大學段路明院士團隊。保真度99.99%+全球領先。HYQ-B100實現100+離子位元。相干時間小時級,遠超超導(微秒級)和光量子(毫秒級)。已與中國移動研究院合作。5. 兩儀萬象,40億元2024年8月成立,五家中最年輕。清華翟薈教授(楊振寧院士關門弟子)創立。2026年4月實現全球首個萬級中性原子捕獲——10,064個原子,超越加州理工6,100個紀錄(騰訊/新浪/搜狐4月23-24日)。與科大訊飛合資成立"量智開物"。二、技術路線詳解🔬 本源量子 · 超導路線"本源悟空"搭載72位自主超導晶片"悟空芯",自研"本源天機4.0"測控系統支援500+量子位元,國產稀釋製冷機SL1000突破美國禁運,自研量子作業系統"本源司南"。超導是最主流路線(IBM、Google同路線),操控快、成熟度高、全端自主可控。挑戰在於極低溫(10mK以下)工程門檻。🔬 圖靈量子 · 光量子路線TuringQ Gen2大規模可程式設計光量子系統,100+光子位元操控。主導建成國內首個光子晶片中試線(110nm製程),採用薄膜鈮酸鋰材料體系。推出國內首個光量子AI程式設計框架DeepQuantum和"量擎"雲平台。室溫運行、相容半導體工藝、天然適配AI。挑戰在於位元相干時間短,大規模整合難度高。🔬 玻色量子 · 相干光路線"馭量·山海1000"——國內首個千位元級可擴展專用量子電腦,標準模式1,000位元,超頻模式3,000+位元。2026中關村論壇正式發佈。專注組合最佳化、分子模擬等專用場景,落地快、訂單明確。挑戰在於通用性有限。🔬 華翊量子 · 離子阱路線段路明院士獨創二維離子陣列架構,突破傳統一維離子阱擴展瓶頸。保真度99.99%+(全球最高水平之一),相干時間達小時級。第三代目標300-600位元。保真度在量子化學和精密測量領域不可替代,量子糾錯潛力大。挑戰在於位元擴展速度較慢。🔬 兩儀萬象 · 中性原子路線10,064個中性原子捕獲——全球首個萬級紀錄,超越加州理工6,100個。"追風"AI演算法20ms內完成萬原子陣列重排。與科大訊飛合資成立"量智開物"。首款商用整機計畫2027年春發佈。原子天然全同、長相干時間、強擴展性,被視為通用容錯最優路徑之一。三、創始團隊:中國量子學術譜系五家企業呈現三條清晰的學術傳承脈絡。郭光燦體系 → 本源量子 + 華翊量子中科大郭光燦院士是中國量子資訊學科奠基人之一。弟子郭國平創辦本源量子(超導路線),另一弟子段路明創辦華翊量子(離子阱路線)。一條學術血脈衍生出兩條技術路線。潘建偉體系 → 圖靈量子金賢敏師從潘建偉院士,中科大博士、牛津博士後。在牛津期間註冊公司Q-WindowX,是全球最早推進量子計算產業化的人之一。楊振寧體系 → 兩儀萬象翟薈為清華大學教授,楊振寧院士關門弟子。"兩儀"取自《易經》"太極生兩儀",在量子語境中隱喻量子位元的二元性。海歸雙核 → 玻色量子文凱(清華本碩、史丹佛博士,CIM方向國際先驅)與馬寅(航天系統10年精密儀器專家),構成"學術+工程"互補驅動。四、商業化處理程序商業化路徑分化為三個梯隊。第一梯隊:本源量子唯一實現營收規模化的企業。全端覆蓋——從晶片設計、測控系統、作業系統到量子云平台。2024年營收9,938萬元,預計2026-2027年衝刺科創板IPO。第二梯隊:圖靈量子 + 玻色量子處於訂單爆發到營收規模化的過渡期。圖靈2025年訂單破億(CAGR 200%),玻色多台真機交付(單價5,000萬至1億元)。兩者均已獲國家級資本重倉,分別預計2027年和2028年IPO。第三梯隊:華翊量子 + 兩儀萬象仍處"技術領先、商業待啟"階段。華翊科研院所訂單佔比80%,兩儀首款整機2027年春發佈。兩者全球技術指標均處世界級水平,但商業化仍需時間。五、資本市場節奏據IT橘子資料,截至2026年3月17日,國內量子計算賽道累計收錄150起融資事件,融資總額達112.05億元。2026年Q1融資額22.04億元,逼近2025全年24.73億元。1月11.4億元(圖靈B輪、量旋C輪等大額交易),2月4.5億元(相干科技Pre-A輪等),3月截至17日6.2億元(3月11日單日3起融資;邏輯位元數億元)。估值分化明顯:本源量子(~92億)、圖靈量子(70億)、玻色量子(65億)三家頭部形成估值優勢,正在拉開與華翊(50億)、兩儀(40億)的身位。國家創業投資引導基金三個區域基金(京津冀/長三角/粵港澳大灣區,各500億以上規模)已開始下場。預計2027-2030年將迎來首批"量子計算第一股"。六、趨勢展望超導路線(本源)短期領跑。8年積澱、年營收近億,2026-2027年科創板IPO推進中,正加速180+位元機型。但面臨IBM、Google等國際巨頭的直接競爭。光量子/相干光(圖靈/玻色)落地速度最快。室溫運行、低成本、AI融合的天然適配性是兩大核心優勢。圖靈70億入圍國家隊直投、玻色B輪10億登頂年度最大量子融資。圖靈"沿途下蛋"策略已見成效。離子阱(華翊)保真度王者。99.99%+保真度在量子化學、精密測量領域有不可替代價值。量子糾錯時代將釋放其最大潛力。中性原子(兩儀萬象)長期潛力最大。10,064個原子捕獲創全球紀錄,首次將位元資源突破萬量級。2027年首款整機發佈是關鍵節點。賽道加速分化,資本市場進入"搶籌"階段。Q1融資22億逼近2025全年。本源即將IPO、圖靈國家隊直投、玻色B輪10億,三家頭部加速拉開差距。量子計算已從"局部賽馬"進入"國家隊佈局"階段。 (洪泰智造)
2026未來產業:具身智能、腦機介面、量子計算十大賽道深度報告
2026未來產業十大賽道報告解析當具身智能開始踏入工廠,當衛星網際網路將全球每一個地方都予以覆蓋,當核聚變的第一道光線投射進現實,我們正站立在技術奇點的前夕。《2026年未來產業十大賽道》是賽迪未來產業研究中心連續第二年於中關村論壇推出年度研究成果,十大賽道的遴選既是對技術成熟度的精準判斷,更是對未來產業爆發點的戰略預判。《2026年未來產業十大賽道》聚焦人形機器人/具身智能、生物製造、腦機介面、細胞與基因治療、自主智能體、低空裝備、核聚變能、高等級自動駕駛、衛星網際網路、量子計算這十個領域。本文在逐一解析十大賽道的同時,系統整理了各賽道的深度行業研究報告作為延伸閱讀,供讀者參考學習。賽道一:具身智能與人形機器人——從實驗室走向生產線如果說2023年屬於大模型元年,那2026年正演變成具身智能的產業化元年。賽迪預估,全球具身智能市場往後五年的複合增長率會高達73%,直至2030年市場規模預估能達到2388億元。核心驅動力源自三項重大突破,其一大模型給予機器人“大腦”,使其擁有環境理解以及任務規劃的能力,其二感測器與執行器成本降低,使得觸覺和力控具備實現的可能,其三場景落地處理程序加快,工業製造、商業表演、特種應用、家庭服務這四大方向已然形成明晰的商業模式,尤其在汽車製造、電子裝配等重複性勞動場景之中,人形機器人正從“概念展示”轉變為“降本增效”的實際價值創造。賽道二:生物製造——用細胞寫程式碼的工業革命2050生物創造預計產值出30兆美元價值,這是麥肯錫針對生物製造所做出的長遠預判。它跟傳統化工不一樣,生物製造會拿可再生生物質當作原料,依靠engineered microbes(工程微生物)達成“細胞工廠”去以生產化學品、材料以及能源該物品的生產。2026年存在著關鍵轉折,合成生物學的工具箱越發完善,AI輔助蛋白質設計極大地縮短了研發周期,監管框架漸漸地清晰起來。從生物基塑料一直到替代蛋白,從生物燃料直至珍稀化合物,生物製造正不斷重構物質生產方式,這也使得“雙碳”目標擁有了更加堅實的技術底座。發展報告合成生物學產業的延伸閱讀建議是,對於生物基材料的市場剖析,以及合成生物學政策跟監製方面的研究。賽道三:腦機介面——打開神經數位化的潘多拉魔盒腦機介面在Neuralink完成首例人體植入之際,已從科幻概念搖身變成臨床現實。賽迪作出預測 ,2030年全球市場規模會達到64.3億美元 ,年複合增長率超過15%。產業圖譜於2026年呈現出四大落地場景,其一為醫療康復,作用是幫助癱瘓患者恢復運動功能;其二是認知提升,包含專注力訓練、記憶增強等;其三是消費娛樂,如沉浸式遊戲、VR互動;其四是睡眠調控,涉及失眠干預、夢境識別。侵入式與非侵入式技術路線一起平行發展,國內處在醫療級應用以及監管倫理框架建設方面正加速追趕。賽道四:細胞與基因治療——精準醫療的終極形態從CAR-T到CRISPR,細胞與基因治療(CGT)正在改寫癌症和遺傳病的治療規則。賽迪指出,該市場未來將保持20%以上的高速增長。2026年,技術演進將會呈現出四大方向,其一為由體內CAR-T構成,此為無需體外進行培養,而是直接在體內開展編輯的技術;其二是非病毒載體,其作用在於解決安全性與成本方面的痛點;其三是基因編輯技術迭代方向,其中鹼基編輯、先導編輯更為精準;其四是幹細胞與再生醫學方向,主要涉及器官修復與抗衰老。隨著生產工藝朝著標準化發展,以及支付體系不斷完善,CGT正從所謂的“天價神藥”逐漸邁向“可及性治療”。賽道五:自主智能體——AI Agent重構組織形態GPT之後,緊接著會出現叫什麼的下一個殺手級應用呢?答案是自主智能體的(AI Agent)。這可不單單只是聊天機器人的一種進化,更是那種具備能夠感知所處環境、可以自主進行決策還有能夠執行相關任務能力的數字員工。2026年,多Agent協作系統走向成熟,“一人公司”變為了現實,具體而言,一個創業者能夠指揮數十個AI Agent去完成市場分析、產品設計、程式碼開發、客戶服務等全流程工作。不過,應該重視的是Agent的自主權限邊界、資料安全、責任歸屬等治理問題迫切需要建立行業標準。賽道六:低空裝備——天空即將像道路一樣繁忙電動化,智能化,網聯化,這三個關鍵詞正在重塑航空業的處理程序。低空裝備,其中包括eVTOL、無人機物流、城市空中交通,將會在動力系統方面展現出電動化與氫能化雙輪驅動的態勢,在營運層面依靠AI、5G - A以及低軌衛星技術達成無人化。2026年的產業重點在於,適航認證體系要得以完善,低空的基礎設施比如說起降場、充電站以及空管系統要進行建設,商業模式比如空中計程車、醫療急救、物流配送要開展驗證。一旦城市上空出現常態化航線,立體交通網路將會把城市空間結構徹底改變。賽道七:核聚變能——終極能源的黎明前夜"永遠的五十年"正在變成"觸手可及的十年"。在最近的五年之中,全球範圍內搞核聚變投資的總額預計將呈現出年均複合增長50% , private capital(私人資本)以大容量的態勢進行湧入,從而對技術路線朝著多元化方向發展起了推動促進作用。托卡馬克、仿星器、慣性約束、場反位形等多種技術路線平行實現突破,關鍵材料像高溫超導帶材成本降低,以及電漿體控制演算法取得進步後,使得聚變裝置的Q值也就是能量增益因子不斷朝著盈虧平衡點靠近。雖說商業化還需要一些時間,不過在2026年已經能夠看到示範堆建設以及產業鏈的初步形態了。賽道八:高等級自動駕駛——Robotaxi的爆發元年端到端大模型被應用到車上,讓自動駕駛切實具備了“老司機”的水平。在限定區域達成規模化營運的L4級自動駕駛,會促使2026年變成Robotaxi商業化迅猛發展的元年。技術層面上,AI是直接從感測器資料再對應到駕駛動作大幅簡化了系統複雜度;商業層面,無人駕駛計程車成本比有人駕駛的還要低了,像Waymo、百度、小鵬等企業都在加速擴張營運區域;法規層面,中國、美國、歐洲正在建構自動駕駛汽車准入以及上路通行制度。賽道九:衛星網際網路——天基新基建的全面鋪開衛星網際網路從Starlink到國網星座,正從“技術驗證”步入“商業兌現”階段,未來,手機直連衛星讓網路“無死角覆蓋”,成為了最具潛力的新增長點。2026年產業重點在於,低軌衛星星座(像中國星網、G60星鏈等)的批次部署,星載相控陣天線技術的突破,以及地面終端的小型化並實現低成本化。當遠洋、沙漠、災區這類一貫的傳統通訊盲區接入寬頻網路時,全球數字鴻溝會被明顯予以縮小,與此同時還給自動駕駛、物聯網供給全域覆蓋能力。賽道十:量子計算——算力革命的第二戰場在經典晶片漸漸靠近物理極限之際,量子計算給出了指數級提升算力的一種可能性 ,未來十年量子計算市場規模的年複合增長率將會超過百分之三十 ,預估在二零三五年會突破千億美元。2026年的關鍵進展在於,量子位元數量和質量雙提升、量子糾錯碼突破、NISQ(含噪聲中等規模量子)處理器在特定領域(如藥物發現、金融建模、密碼破解)展現量子優勢。雲平台讓量子計算觸手可及,混合量子-經典演算法成為實用化主流路徑。 (TOP行業報告)
巴倫週刊—Google發佈“Q日”警告:量子計算或將在2029年前破解比特幣加密 | 巴倫科技
Google研究人員指出,到2029年,量子電腦或將攻破主流區塊鏈安全體系。現有多達690萬枚比特幣因公鑰已暴露在外,隨時可能遭到量子算力破解。投資量子計算普遍被認為是在押注未來。預計在未來幾年內,大規模、高性能的量子系統將會問世,它們既會帶來顛覆性的潛力,同時也伴隨新的風險。Google表示,別太早安逸下來。這家Alphabet旗下的子公司正致力於推進其自身的量子計算雄心。其威洛(Willow)晶片被認為引發了2024年底掀起全球量子熱潮,讓這項新興技術徹底站上風口。如今,Google研究人員發佈了一份白皮書,指出“Q-Day”(即量子電腦能夠破解保護全球大量資料的加密技術的那個時刻)並非遙遠的威脅。而且公司還明確指出了一個具體年份,呼籲公眾在該年之前為這一事件做好準備。這篇論文字周上傳到了康奈爾大學的arXiv平台,專門聚焦於加密貨幣。加密貨幣交易依賴兩把金鑰:一把私鑰,一把公鑰。私鑰是一個超大、隨機且保密的數字,它讓你能夠管理並訪問自己的資金。與之相對應的公鑰則會公開分享,用於接收加密貨幣。比特幣等一眾加密貨幣的安全性依賴一種稱為橢圓曲線密碼學的技術。其基本假設是:現有電腦無法從公鑰反向推匯出私鑰。這話不無道理——用傳統電腦確實無法在可行的時間內做到這一點。然而,量子電腦不一樣。正如Barron's此前報導,未來的機器或許能夠運行一種叫作“Shor 演算法”(肖爾演算法)的量子演算法,該演算法能夠將大數分解為其質因數。論文強調了Shor演算法的一個特定用例,稱為“即時消費攻擊”(on-spend attack)。當你傳送比特幣時,在交易進入記憶體池、等待確認期間,你的公鑰會短暫地向網路公開。這個過程大約需要10分鐘。研究人員發現,在一台“快速時鐘”量子電腦(或使用某種特定量子架構的電腦)上運行最佳化後的Shor演算法,可以在短短9到12分鐘內從該公鑰推匯出私鑰。關鍵在於,研究人員估計,在一台超導量子電腦上,破解保護比特幣以及大多數主流加密貨幣的橢圓曲線密碼學,所需的物理量子位元可能不到50萬個。這比早先的估算大約減少了20倍。研究人員指出,高達690萬個比特幣被存放在公鑰已暴露的地址中。由於這些金鑰已是公開的,量子系統將不受10分鐘窗口期的限制,它可以隨時使用Shor演算法侵入這些錢包。該論文的共同作者之一Justin Drake在社交媒體上表示,他對“Q日”在2032年前到來的信心“顯著飆升”。Drake 預計,到那一年,量子系統從已暴露的公鑰中恢復出私鑰的機率至少達10%。“我預計相關敘事會發生轉向,並進一步推動後量子密碼學的研發投入,”Drake寫道。儘管他承認自己並非“量子專家”,而且這些尚未經過同行評審的結果還需要時間“進行適當驗證”,但他基於與研究團隊的交流認為,Google的估算偏保守。業界共識普遍認為,這一事件大機率會發生在2030年代的某個時候,但Google預計“Q日”會更早到來。在該公司看來,一台具有密碼學相關實際能力的量子電腦,可能在2029年前後就足以攻破大多數主流區塊鏈。巧合的是,這一時間點與多數量子研發團隊為大規模、商業級量子電腦問世所設定的目標時間相吻合。國際商業機器公司(IBM)通常被視為Google在量子領域的競爭對手,其目標也是在那之前部署一台具備容錯能力的超級電腦。Google在上周的一篇部落格文章中敦促企業加強網路安全措施,以免被時代甩在後面。該公司寫道:“加密技術面臨的威脅在當下就已存在,因為存在‘先儲存、後解密’的攻擊。而對數位簽名的威脅則是未來的風險。”Google尤其在推動向“後量子密碼學”的過渡,也就是採用新的、抗量子演算法來保護資料,以抵禦未來的攻擊。 (Barrons巴倫)
全球首個!中國量子計算新突破
2月24日,安徽省量子計算工程研究中心宣佈,中國首款自主研發量子電腦作業系統“本源司南”正式開放線上下載。這是全球首個開放下載的量子電腦作業系統,將有效降低開發門檻,加速中國量子計算生態自主化建設。“本源司南”由本源量子計算科技(合肥)股份有限公司(以下簡稱“本源量子”)自主研發,2021年首次發佈。此後,“本源司南”歷經多輪迭代升級,已成為相容超導、離子阱、中性原子等多種主流技術路線的“量超智”融合先進計算作業系統,目前已部署在本源量子的“本源悟空”系列量子電腦上並對外開放。量子作業系統與軟體、量子計算雲平台、量子計算應用軟體作為量子計算的三大關鍵軟體環節,是技術落地生態核心。量子電腦作業系統是量子電腦的“大管家”,不僅承擔著資源調度、軟硬體協同管理等核心職能,還具備量子任務平行計算、量子位元自動校準等關鍵能力,能夠顯著提升量子電腦整機運行效率。當前國際範圍內尚無成熟量子電腦作業系統完全開放本地下載部署——美國IBM、Google等科技巨頭僅提供Qiskit、Cirq等量子程式設計框架與雲服務,底層作業系統並未對外開放。“本源司南”則通過統一程式設計介面與標準化驅動體系的開放,打破了量子計算核心軟體的技術壁壘,讓全球科研機構、高校及開發者都能夠便捷獲取中國自主量子電腦作業系統。“本源司南”研製團隊負責人竇猛漢介紹:“使用者只需要通過‘本源量子’官方網站完成下載,借助一鍵式自動化指令碼即可快速完成本地部署,高效對接多種物理體系量子晶片,並依託QPanda等自主程式設計框架開展量子程式設計,在不同物理體系量子晶片上執行量子計算任務,滿足科研探索與商業化應用需求。”安徽省量子計算工程研究中心主任郭國平表示:“量子電腦作業系統是量子計算生態建構的‘軟心臟’,‘本源司南’面向全球開放下載,標誌著中國量子計算產業正從技術攻堅邁向生態體系建設,既是踐行‘全國一盤棋’的關鍵落子,更是推動量子計算創新資源高效流動、惠及全球創新主體的重要一步。”2025年9月,本源量子在安徽證監局完成IPO輔導備案,成為繼國盾量子、國儀量子後,合肥市高新區第三家開啟IPO處理程序的量子科技企業。本源量子IPO輔導機構為中信建投證券。備案報告顯示,本源量子成立於2017年9月11日,註冊資本3000萬元,法定代表人張輝。截至2025年6月30日,郭國平直接持有公司21.08%的股份,並通過合肥億斯特立股權投資合夥企業(有限合夥)、合肥博睿精思企業管理合夥企業(有限合夥)、合肥聚高聖科技合夥企業(有限合夥)、合肥聚智興本企業管理合夥企業(有限合夥)等持股平台合計控制公司超過30%的表決權,為公司控股股東、實際控制人。據公司官網介紹,本源量子團隊技術起源於中國科學院量子資訊重點實驗室。本源量子聚焦量子計算產業生態建設,打造自主可控工程化量子電腦,圍繞量子晶片、量子計算測控一體機、量子作業系統、量子軟體、量子計算雲平台和量子計算科普教育核心業務,全端研製開發量子計算,積極推動量子計算產業落地。 (上海證券報)
美企CEO:美國可以用AI技術和量子計算來突破中國的稀土管制,讓中企幾十年建立起來的優勢蕩然無存
01前沿導讀美國科技公司SandboxAQ首席執行長傑克·希達裡提出,可以利用ai技術以及量子計算技術來研發新型材料,縮短在獲取關鍵原材料上面所需的時間。ai和量子計算可以幫助科學家在軟體上不斷嘗試各種材料設計合金,從而合成出足以替代中國稀土的關鍵材料。該技術有望繞開發展傳統稀土產業所需的10年甚至20年時間,將獲取關鍵稀土材料所需的時間壓縮至數年以內。02彎道超車希達裡還對此解釋稱,從傳統產業來說,我們需要尋找、開採然後加工稀土資源。而量子技術與ai技術的出現,改變了這種情況。將ai訓練成物理、材料、能源領域的生成式虛擬專家,通過量子計算不斷的嘗試各類材料,最終找到一條不需要依靠中國供應鏈的稀土產業體系。該技術方案遭到了美國相關機構的反對,關鍵礦產研究所聯合主席傑克·利夫頓對此分析稱,現階段的ai並不具備完全替代人類進行判斷的能力,中國在稀土和礦產領域所建立起來的優勢,並不是一朝一夕形成的。而且中國發展關鍵礦產資源不去追求短期利潤,更注重規模化以及可持續發展能力,這是中國佔據礦產資源主導地位的核心因素。依靠長遠的佈局,中國企業在合金冶煉方面有著相當深厚的專業知識和技術經驗,這是其他競爭者在短期內無法比擬的。據國內機構《大公國際》發佈的產業報告指出,2024年全球稀土總儲量超過了9000萬噸,中國以4400萬噸的儲備量位居世界第一,佔全球總儲量的40%以上,優勢明顯。在產量上面,全球總稀土產量達39萬噸,中國產量27萬噸,佔全球總產量的69%,依然位居世界第一。並且中國的稀土產業已經形成了南北區域的鮮明地理格局,以內蒙古為核心的北方稀土產業,其儲量最大的資源是輕稀土礦床,佔中國輕稀土儲量的80%以上。而南方地區則是以鏑、鋱等中重稀土元素為主,佔全球可經濟開採中重稀土儲量的80%以上。這種在地域資源上面的差異,直接塑造了中國稀土產業的雙規發展模式——北方輕稀土、南方中重稀土。為了杜絕稀土產業胡亂開採的情況,從2011年開始,中國開始大力合併稀土精煉產業,形成了中國稀土集團和北方稀土公司雙寡頭的核心掌控局面。這兩大企業佔據了98%的稀土配額,並且其礦產產量佔全球總產量的95%以上,冶煉分離產量佔比超過90%。並且中國是全球唯一具備完全稀土產業鏈體系的國家,涵蓋了地質勘探、礦山開採、冶煉分離、精深加工、技術研發、流通貿易等所有環節。從資源開採到精煉加工,再到最後的運輸銷售,稀土礦產資源已經為中國的能源產業建構出一道穩定深厚的護城河。03技術侷限性據《中國科學院》新聞指出,2025年美國麻省理工學院聯合研究團隊開發出一項通過ai來加速量子材料發現的新技術。該技術生成了超過一千萬個具有阿基米德晶格特徵的候選材料,經過篩選之後,保留下來了大約一百萬種材料,目前這些材料正處於實驗階段。針對採用ai技術生成新材料這種方法,英國發展研究所研究員沈威對媒體指出,美國已經在實驗室中設計出了新材料,但是其想要實現商業化還需要面對多種問題,例如材料的穩定性、規模化生產能力、供應鏈成本控制等。稀土礦產屬於能源產業,其追求的是產業長遠的發展目標,所以必須要具備完整的工業生產體系。在過去幾十年當中,中國企業已經建立起了一套完善並且可持續發展的產業鏈體系,這是用幾十年時間建立起來的優勢。而美國打算通過ai技術和量子計算試圖打造全新的稀土合成方式,目前來看還只是停留在試驗階段,距離實現商業化還有一大段距離。與此同時,中國的ai產業和材料產業並不比美國落後,甚至在部分技術環節雙方不分高低。既然美國打算用ai技術和量子計算突破中國的稀土管控,那麼中國企業也可以用同樣的方法來應對美國企業的突破。中國稀土產業的強大,是各企業拿時間拿技術換來的,這種結構優勢是美國企業短時間無法達到的水平。 (逍遙漠)
低溫蝕刻,下一代3D NAND的關鍵技術支撐
邊緣計算和雲端運算對儲存需求的激增,正推動各類應用對大容量快閃記憶體的需求持續攀升。3D NAND技術每12至18個月發佈一次,其擴展速度在替換率和性能提升方面超越大多數其他半導體器件。每推出新一代產品,NAND供應商都能實現讀寫速度提升50%、位密度提高40%、延遲降低以及能效增強。3D快閃記憶體製造商通過堆疊和連接儲存單元來維持這種驚人速度,這些儲存單元通過微小的深溝槽進行連接,且每一代產品都會變得更小更深。一項突破性技術——低溫蝕刻技術,能在僅100奈米的開口中鑽出數十億個深度達10微米的溝槽孔,且具有近乎垂直的輪廓。在注重能效和可持續性的行業中,這些創新蝕刻工具的設計目標是能耗僅為傳統低溫方案的一半,同時將碳排放量降低80%以上。在NAND刻蝕工藝中,關鍵挑戰在於如何在保持合理刻蝕速率的同時,確保從溝道頂部到底部的垂直輪廓均勻。建模技術在最佳化工藝配方方面發揮著日益重要的作用,以確保儲存孔內部的垂直輪廓無CD變化、無彎曲變形、無孔形畸變。即便資料集有限,人工智慧也能助力最佳化這些特徵的輪廓。這些儲存孔輪廓之所以至關重要,是因為其均勻性直接關係到NAND性能——具體表現為讀寫速度和程式設計/擦除效率。3D NAND晶片的主要生產商包括三星電子、西部資料、Kioxa(東芝旗下)、SK海力士等企業。通過採用更薄的二氧化矽與氮化矽交替層疊結構(ON),每代產品可增加30%的字線數量。隨後,深反應離子刻蝕(DRIE)技術會在晶片表面鑽出數十億個高縱橫比圓柱體(縱橫比超過50:1)。DRIE反應器能優先實現離子垂直定向,從而建構深溝槽隔離、矽通孔、MEMS腔體等垂直結構的平行排列。在NAND快閃記憶體中,若這些特徵的原子級輪廓與目標參數存在微小偏差,就會導致器件電學性能下降,不僅降低良率和性能,還可能影響可靠性。在100奈米孔徑、10微米深度的蝕刻工藝中,允許的輪廓偏差僅為10奈米。“若將10奈米的輪廓偏差作為深度的函數來考量,其偏差率不足0.1%,這一表現確實令人驚嘆,”藍思科技全球蝕刻產品副總裁金泰元表示。3D NAND技術的規模化發展路徑主要通過三種方式實現。首先,快閃記憶體單元可採用更緊密的排列方式(x和y方向縮放),或通過垂直連接進行堆疊。自2014年行業從2D轉向3D NAND以來,製造商主要在垂直方向進行整合,同時將邏輯電路置於儲存陣列下方以進一步縮小晶片尺寸(稱為陣列下晶片, CUA)。其次,晶片製造商在不增加面積的前提下,通過提升每個單元的儲存位數實現技術突破——從單位元發展到4位元(四態單元)甚至更高,從而顯著增加電壓狀態的數量。我們是如何走到這一步的?NAND晶片製造商之間的競爭異常激烈,他們致力於在每個製造步驟中實現卓越的均勻性和可重複性。其中關鍵工藝是儲存孔溝槽刻蝕。其他重要的高縱橫比NAND刻蝕工藝包括:槽口,用於隔離字線的蝕刻區域,確保電路正常運作;多層觸點,連接不同金屬布線層的孔洞; 樓梯結構,各層字線的接入通道。垂直溝槽刻蝕工藝完成後,氧化層、捕獲層及多晶矽溝道會沿孔側壁沉積。這種結構常被稱為通心粉溝道。在大多數NAND儲存器產品中,垂直排列的電荷陷阱單元已取代了原先位於源極/漏極上方的浮柵(FG)電晶體。儘管這兩種器件的工作原理相似,但電荷陷阱單元位於柵氧化層(源極與漏極之間)沉積的氮化物層中,本質上是一種內部含有氮化矽陷阱層的垂直MOSFET器件。當完成單元陣列後,晶片製造商通常會製作第二層或堆疊結構,這些結構隨後會被串聯起來。“但要確保貫穿這層約 30µm 厚的堆疊結構的線性直徑,會帶來越來越高的加工複雜度和成本,這對高堆疊沉積和高縱橫比刻蝕步驟提出了挑戰,”imec儲存工藝整合團隊的高級整合研究員薩娜·拉希迪指出。雖然採用多層短層結構可以減輕高縱橫比刻蝕工具的負擔,但也增加了成本和複雜度——特別是因為同一層中的多個儲存孔需要與第二層的孔對齊,以便後續連接。在必須對齊的短層結構與推動刻蝕性能以在ON堆疊中雕刻更深區域之間,存在著權衡關係。目前,NAND晶片供應商正採取雙層堆疊工藝:先在單層中整合儘可能多的儲存單元,再建構第二層。“另一個趨勢是將外圍CMOS電路最佳化到不同晶圓上,通過混合鍵合技術將其連接到儲存陣列堆疊,”拉希迪解釋道,“為控制不斷攀升的工藝成本,業界正推進垂直方向的進一步縮微,即所謂的z軸間距縮微。”為何要採用低溫工藝?傳統反應離子刻蝕工藝中,隨著微小孔洞內材料的不斷去除,刻蝕速率會逐漸下降。2010年代,刻蝕製造商開始探索低溫處理技術(0℃至-30℃),試圖通過低溫工藝與替代化學試劑的結合,既提升反應離子刻蝕系統的處理效率,又能最佳化垂直結構的垂直剖面。通過保持晶圓低溫,高能氟離子和氧離子承擔了去除氧化物-氮化物層及相關雜質的主要任務。“較低的溫度抑制了不必要的側壁刻蝕,同時增強了離子遷移率和轟擊效果,”Lam Research的Kim表示。該超低溫環境是通過在刻蝕平台上使用低溫機以及對晶圓進行氦氣冷卻實現的。從化學機制來看,蝕刻速率的提升源於表面擴散增強和中性物質物理吸附的增加。關鍵在於工藝工程師需要控制孔洞頂部聚合物的形成,這會阻礙離子流到達特徵底部。“通過精準調控晶圓溫度和氣體化學成分來控制孔洞輪廓,這種調控方式利用了蝕刻側壁上中性物質從化學吸附向物理吸附轉變的溫度依賴性特徵,”金解釋道。所需的蝕刻深度持續增加。TEL的Yoshihide Kihara及其同事估計:“對於未來具有超過400層的代際產品,為了維持當前的雙層堆疊結構,至少需要 8µm /層深度的儲存通道孔蝕刻。”[2]替代化學技術在降低碳足跡的同時實現了更快的蝕刻速率和孔深。TEL補充道:“通過使用氫氟酸氣體進行蝕刻,可以大幅降低傳統氯氟烴氣體的分壓,因此與第一代低溫工藝相比,溫室氣體的碳足跡可減少84%。”該公司還發現少量含磷氣體(三氟化磷)可作為催化劑促進氫氟酸與二氧化矽之間的反應,在低溫操作下提高蝕刻速率。低溫蝕刻技術的必要性已顯而易見。金指出,藍思科技已在3D NAND應用的量產晶圓廠中安裝了1000個腔室。RIE可採用兩種反應器類型——電容耦合電漿體和感應耦合電漿體系統。通常,ICP更為常見,因其兩個電極可獨立控制離子能量和離子密度,而射頻偏置功率則加速活性物種進入空穴。目前有多家RIE(反應離子刻蝕)裝置供應商,包括應用材料公司、Plasma-Therm公司、牛津儀器公司和森泰克儀器公司,但在高產量製造的低溫刻蝕領域,藍思科技和TEL公司佔據主導地位。TEL於2023年推出了首款低溫刻蝕機,而藍思科技則在2024年7月推出了第三代低溫刻蝕機。藍思科技的金先生指出,這三代反應器採用了三種不同的化學工藝。成功刻蝕的另一個關鍵要素是用於形成孔洞和狹縫的光刻掩模。晶片製造商使用厚非晶碳硬掩模(通過 CVD 沉積),並在其上旋涂玻璃和光刻膠以形成硬掩模圖案。這種厚掩模能保護在刻蝕過程中應保留的ON/ON/ON區域。Lam Research公司還採用電漿體脈衝技術在刻蝕模式與鈍化模式間切換。刻蝕工藝的副產物至關重要,因其能鈍化側壁,防止特徵結構彎曲。垂直溝槽刻蝕的縱橫比已接近70:1,而向100:1縱橫比的過渡將面臨更嚴峻的控制挑戰。輪廓控制、人工智慧與蝕刻工藝配方建模技術在提升製造精度方面發揮著日益關鍵的作用。以NAND垂直溝道蝕刻工藝為例,其蝕刻配方的最佳化需要考慮30余項可調參數,包括溫度、氣體流量、功率、工藝時長等關鍵指標。由蔡成恩(Cheng-En Tsai)領導的Macronix公司工程師團隊,揭示了一種基於人工智慧的方法,用於最佳化垂直通道(VC)結構中蝕刻後的輪廓,以最小化形狀變形(包括晶圓中心、中部及邊緣區域),以最佳化蝕刻工藝配方,從而降低CD變異。該方法可減少配方開發相關的成本與時間投入。蔡及其同事報告稱:“半導體行業面臨的關鍵挑戰之一是在配方開發初期即實現晶圓消耗最小化,這對成本效益和加速產品開發周期至關重要。”該人工智慧程序能夠最佳化33個蝕刻參數,以降低頂部CD、弓形CD(最寬點)、CD畸變及CD條紋水平的變異。Macronix公司AI輔助調校方法的核心策略,是基於全面資料集對預訓練Transformer模型進行微調。該微調過程通過將機器學習演算法應用於實際晶圓和設計實驗(DOE)分割的小型資料集。“通過將預測的刻蝕參數輸入模型,最終獲得的VC剖面圖使系統能夠以高精度模擬和預測VC結構,”Macronix團隊強調了領域知識的作用。“為提高模型預測的精準性,我們根據領域專家知識設定了特定約束條件的預設參數。這一步驟對最佳化模型輸出至關重要,確保預測結果符合實際可行的刻蝕條件。”通過使用在VC剖面圖10多個深度位置進行的TEM斜切測量,記錄了關鍵尺寸(CD)變化,並由機器學習確定了33個刻蝕參數的最佳化值。“該方法不僅通過生成高精度刻蝕剖面圖提升了刻蝕結構質量,還為半導體行業帶來了顯著的成本節約。通過先進的最佳化技術,AI輔助調諧方法確保最終形成的VC架構在最小化形狀變形和保持對CDs的精準控制方面展現出卓越性能。“最重要的是,新工藝配方顯著降低了特徵失真,這與NAND的性能和可靠性直接相關。”“在初始工藝中觀察到的VC形狀嚴重失真時,會出現明顯的突變閾值電壓,這表明3D NAND程式設計過程中存在性能不穩定現象。”AI輔助蝕刻工藝徹底消除了這種閾值電壓行為,使得器件性能變得可預測且經過最佳化。未來工藝製程面臨怎樣的挑戰?為實現每代產品新增更多ON層,縮小字線間距(現有器件中約為40奈米)是合理選擇。但國際微電子公司(IMEC)研究團隊警示,當NAND製造商在現有材料上持續製程縮小時,將引發兩大物理問題——橫向電荷遷移與單元間干擾。電荷遷移和訊號干擾會降低閾值電壓、增強亞閾值擺動、減少資料保持時間,並增加程式設計/擦除電壓。“當進一步減薄字線層厚度時,電荷陷阱電晶體的柵極長度會相應縮短。結果,柵極對溝道的控制力逐漸減弱,導致相鄰單元間的靜電耦合增強。除了單元間干擾外,儲存單元在垂直方向上的縮小還會引發橫向電荷遷移(或垂直電荷損失)。被困在SiN層內的電荷傾向於通過垂直SiN層遷移,從而影響資料保持能力,”imec研究人員表示。為抑制單元間干擾,工藝改進方案之一是採用低介電常數空氣間隙替代氧化物介質作為字線間隔。值得注意的是,二維NAND器件此前已採用空氣間隙技術。但相較於平面結構,垂直結構中引入空氣間隙的工藝難度顯著增加。Imec近期開發出一種可重複的氣隙方案,該方案在沉積 ONO 堆疊前對柵間氧化層進行凹陷處理。“氣隙通過與字線自對準的方式引入,可實現精準定位並提供可擴展的解決方案。”該方案及其他類似方案將被研究人員和製造商繼續採用,以推進3DNAND的尺寸縮小。低溫蝕刻是RIE工藝的重要發展,它能形成極深極薄的腔體,用於3D NAND器件的垂直接觸、狹縫、階梯接觸和外圍接觸。晶片製造商正在最佳化30多個蝕刻參數,以確保從特徵頂部到底部的CD變化較小的垂直輪廓。隨著這項極具挑戰性的技術不斷拓展,工藝模擬與人工智慧輔助技術可在無需運行數百片開發晶圓的情況下,對配方最佳化發揮重要作用。此舉既節省成本又縮短上市時間。因此,該行業很可能將更多依賴虛擬製造來完成這些及其他關鍵製造步驟。 (銳芯聞)