国内首台！量子芯片“手术刀”研制成功！

1月5日，据合肥日报报道，国内首个专用于量子芯片生产的MLLAS－100激光退火仪已研制成功，可解决量子芯片位数增加时的工艺不稳定因素，像“手术刀”一样精准剔除量子芯片中的“瑕疵”。

这台激光退火仪拥有正向和负向两种激光退火方式，可以在生产过程中灵活调节多比特超导量子芯片中量子比特的关键参数。同时，该设备还可用于半导体集成电路芯片、材料表面局域改性处理等领域，目前已在国内第一条量子芯片生产线上投入使用。

MLLAS－100激光退火仪

据悉，该激光退火仪由合肥本源量子计算科技有限责任公司（简称“本源量子”）自主研发，可达到百纳米级超高定位精度，对量子芯片中单个量子比特进行局域激光退火，从而定向控制修饰量子比特的频率参数，解决多比特扩展中比特频率拥挤的问题，助力量子芯片向多位数扩展。

据OFweek维科网·电子工程了解，本源量子是国内量子计算龙头企业，2017年成立于合肥市高新区，本源量子团队技术起源于中科院量子信息重点实验室，该团队一直致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发，先后研发出中国首个超导量子计算机本源悟源、中国首款量子计算机操作系统本源司南、中国首条量子芯片生产线等。

量子芯片生产中的“手术刀”

资料显示，“激光退火”本身就是一种利用激光对材料进行退火处理的加工方法，其英文名为laser annealing。而激光退火仪设备，是专门为了解决量子芯片位数增加时的工艺不稳定因素，像“手术刀”一样精准剔除量子芯片中的“瑕疵”，增强量子芯片向多比特扩展时的性能，提升量子芯片的良品率。

根据安徽省量子计算工程研究中心副主任贾志龙博士介绍，量子比特位数是代表量子计算机能力水平的重要参数之一，量子比特位数越高，其计算能力越强。在量子芯片生产过程中会通过量子芯片的“火眼金睛”无损探针仪来发现量子芯片的优劣，对于其中的“坏品”、“次品”，会采用激光退火仪去处理其存在的问题，就像是医生做手术一样，这把“手术刀”能够对症下药，改善其中不良的部分，从而提高量子芯片的品质。

无论是量子芯片无损探针仪还是量子芯片激光退火仪，都属于量子芯片“工业母机”，前者是发现问题，后者是解决问题，通过两台机器相互配合，才能够生产出更高质量的量子芯片。

值得一提的是，这台激光退火仪设备可达到百纳米级超高定位精度，可对量子芯片中单个量子比特进行局域激光退火。激光退火仪拥有正向和负向两种激光退火方式，可定向控制修饰量子比特的频率参数，解决多比特扩展中比特频率拥挤的问题，助力量子芯片向多位数扩展，该设备目前已投入使用。国内首台激光退火仪设备研制成功，将助力我国在全球新一轮量子计算竞争中抢占先机。

激光退火仪行业发展前景如何？

众所周知，量子计算机是具有重要战略价值的国之重器，被喻为“信息时代原子弹”。代表量子计算机能力水平的一个重要参数是它的量子比特位数，量子比特位数越高，其计算能力越强。

研发出激光退火仪的本源量子，不仅是中国第一家量子计算公司，还拥有国产首个工程化超导量子计算机，一直致力于超导与硅基半导体两条产线工艺的量子计算芯片的研发，目前已建设全国第一条量子芯片生产线，发布国内首个量子芯片设计工业软件“Q—EDA”本源坤元，进一步实现我国量子芯片的自主研发及产业化。

目前看来，全球量子芯片的技术路线不大相同。谷歌、IBM、英特尔公司等公司主要研究超导量子计算，就是量子计算机在超导电子电路中的一种实现。谷歌在2018年推出的ristlecone量子芯片， 拥有72个量子比特。而中科大的量子计算研究是基于光子的，是第一台实现量子霸权的光子量子计算机。

随着量子芯片技术的进步和市场发展，激光退火仪必然也会越来越受重视。据统计，2021年中国激光退火机市场销售额达到了32．99亿元，预计2028年将达到63．57亿元，年复合增长率（CAGR）为9．96％（2022－2028）。

从产品类型及技术方面来看，功率激光退火仪占比超过一半，而IC前端激光退火仪增速最快。2021年功率退火和IC前端市场份额分别为71．72％和28．28％；从产品市场应用情况来看，功率半导体是最大应用市场，2021年销量占比为71．33％；先进制程芯片市场份额为28．67％。

目前，市场上的主要激光退火仪生产商包括三井集团、住友重工、应用材料、迪恩士半导体、维易科、日立、YAC BEAM、EO Technics、上海微电子、成都莱普科技、大族激光、北京华卓精科等，全球前五企业市场占比近82．71％，整体市场集中度较高，高端市场几乎由国外企业垄断。预计未来几年行业竞争将更加激烈。

而国内方面，中国激光退火仪厂商们比较集中在功率激光退火设备，而IC前端激光退火设备基本依靠进口；从价格来看中国厂商新进入者价格比较波动，市场最先得利者价格比较稳定。随着半导体产业政策的大力推进，客户对激光退火仪提出了更多的质量要求和更高的技术指标，规格和功能变化越来越多样化。激光退火仪企业应该积极改进产品质量，从而使自身产品具有市场吸引力。