2026-06-23 10:27:25来源:互联网
6月15日,天津,中核集团旗下核工业理化工程研究院对外发布重磅成果——丰度实测达99.9969%的硅-28同位素实现公斤级量产,这一成果已通过中国计量院第三方认证。中国科学院院士俞大鹏评价,此举解决了硅基量子计算的燃眉之急;中国工程院院士雷增光则指出,这补齐了国内产业链的关键环节。
天然硅中硅-28的自然丰度仅为92.2%,剩余约7.8%为硅-29和硅-30。其中硅-29的原子核自旋会产生磁噪声,严重干扰量子比特的相干性,毫秒级与微秒级的相干时间差,对应着成百上千倍的计算能力落差。要将硅-28丰度提纯至99.99%以上,难度极大——三种同位素化学性质完全一致,仅中子数存在微小差异,对提纯设备和工艺精度要求极高。核理化院依托30余年稳定同位素研发积淀,从零开始重新建模摸索技术路线,先后推翻十几套设计方案,最终攻克设备、系统、控制三大核心技术难题,从2010年实现99.5%丰度的初步突破,到2025年建成生产系统,再到2026年量产落地,这场技术攻坚耗时超二十年。
此前国内高丰度硅-28完全依赖进口,不仅价格高昂,还面临物流中断、结算受阻等供应链风险。自主量产落地后,核理化院的产品售价显著低于进口价,且随着产能释放有望进一步下调。公斤级产能意味着机构已具备工业化连续生产能力,目前技术体系可支持规模化扩产。该院已与国内多数硅基量子计算科研单位建立合作,今年下半年,基于国产超高丰度硅-28构建的硅基量子芯片有望公开测量结果。
超高丰度硅-28的核心应用集中在三大赛道:量子计算是当前最迫切的需求领域,硅基量子计算路线与传统半导体制造工艺高度兼容,未来规模化量产量子芯片必须依托硅-28衬底;先进制程半导体是远期规模最大的潜在市场,随着芯片制程向3纳米及以下演进,量子隧穿效应导致的不良率问题凸显,替换硅-28可提升材料导热性能与载流子迁移率,甚至有望绕开部分设备瓶颈,目前该院已与国内相关单位开展实验;精密计量则是基础需求领域,高纯硅-28制成的单晶硅球可用于精确测定阿伏伽德罗常数,直接影响国际单位制中“千克”的定义,是国内多项标准物理量重新测量的核心材料。
从商业逻辑看,硅-28的价格将呈现分化态势:当前下游以科研院所为主,对丰度要求高、用量小,定价需支撑研发投入;未来进入半导体规模化应用后,丰度要求可能适度放宽,用量将大幅增长,价格有望实现数量级下降。国际上仅有少数国家具备超高丰度硅-28生产能力,国产量产标志着我国稳定同位素技术跻身世界第一梯队,未来有望进入国际市场。量产消息发布当日,资本市场出现异动,部分半导体、量子科技概念股涨幅明显,但也出现误读——主营工业阀门的中核科技被误认为关联硅-28业务,连续涨停后发布澄清公告。这一现象折射出,硅-28从材料突破到产业链真正落地,仍需5至10年的技术迭代周期。
值得关注的是,此次硅-28量产并非孤立成果。核理化院已全面掌握12种元素、26种稳定同位素的制备技术,“十五五”期间计划将产品扩展至20种元素、30种以上品类,逐步构建覆盖基础科研、前沿科技、高端制造等领域的稳定同位素材料平台,为多条产业链上游提供核心支撑。
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