imec利用NbTiN电路与30纳米互连技术推进可扩展超导数字技术，面向下一代HPC、AI与量子计算应用。

比利时鲁汶，2026年9月8日 — 在本周举行的2026应用超导会议（ASC）上，全球领先的先进半导体技术研发中心imec展示了一种基于三层金属级（3ML）的氮化钛铌（NbTiN）约瑟夫森结电路，实现了每平方厘米3.8百万个结的电路设计密度——创下世界纪录。该演示还展示了具有超导导线的3ML NbTiN布线，其线宽缩小至前所未有的30纳米。

这些成果巩固了imec在基于NbTiN的超导技术方面的多功能研究平台，该平台现已向行业合作伙伴开放联合研发，旨在面向下一代高性能计算（HPC）和人工智能（AI）。该项目建立在与CMOS兼容的工艺技术和设计方法论以及2.5D/3D异构集成基础之上。除了HPC和AI之外，该技术路线图还涵盖了量子计算控制逻辑、光子学和神经形态计算。

超导技术有望满足HPC和AI计算加速器日益增长的需求，其在能效（100倍）、计算密度（1,000倍）和广播带宽（1,000倍）方面可能超越最先进的CMOS技术。在前端器件层面，约瑟夫森结电路提供快速、低能耗的逻辑运算；在后端，超导互连提供零电阻，实现以最低能耗和信号损耗进行数据传输。

然而，传统的基于铌（Nb）的超导技术缺乏足够的可扩展性，无法在更广泛的应用领域充分发挥其潜力。为了克服这一限制，imec开发了一个基于NbTiN的多功能研究平台，利用300毫米CMOS兼容工艺。目前的研发重点在于工艺、器件、集成电路和系统级架构指标的协同优化。

此次ASC演示详细介绍了跨越三个金属级（MLs）的NbTiN/αSi/NbTiN约瑟夫森结电路，通过将结直径缩小至150纳米，实现了创纪录的每平方厘米3.8百万个结的密度。演示还展示了三层高密度、低损耗的NbTiN布线——包括导线和通孔——能够支持电感器、无源传输线、接地平面以及时钟或电源谐振器。这些NbTiN金属导线的线宽为30纳米，比传统Nb基技术允许的线宽小约10倍。此外，结电路（临界电流密度Jc）和互连（临界电流Ic）的超导特性可以精确调节，以适应不同的应用需求。

imec超导数字项目总监Richard Rouse评论道：“通过我们的超导数字项目，我们正瞄准晶圆代工厂、超大规模企业和系统公司，将我们的NbTiN超导技术推向新的高度。我们将项目围绕三大支柱构建：（1）工艺技术，（2）设计和EDA赋能，以及（3）以2.5D和3D集成为中心的系统的规模化扩展，解决超导器件与其他技术的共集成问题。这种异构方法开辟了超越HPC和AI的机会，包括量子控制和读出、神经形态计算，以及支持例如太空和生物医学应用的高分辨率单光子探测。”

imec是全球领先的先进半导体技术研发与创新中心。依托最先进的研发基础设施和超过6,500名员工，该机构推动半导体和系统缩放、人工智能、硅光子学、连接性和传感领域的创新。其前沿研究推动了计算、健康、汽车、工业、消费电子、航空航天和安全领域的突破。通过IC-Link，imec提供从概念到大规模制造的定制解决方案，而imec.ventures则创建、共同创建并支持深科技半导体初创企业以实现规模化发展。imec总部位于比利时鲁汶，在欧洲、美国和海湾合作委员会（GCC）地区设有设施，并在三大洲设有代表处。该公司与全球半导体价值链领导者、科技公司、初创企业、学术界和研究机构在全球范围内开展合作。2025年，imec报告收入为12亿欧元。

欲了解更多信息，请访问 www.imec-int.com。