رفتن به محتوای اصلی
تولید کوانتومیتوضیح و تحلیل۱۴ تیر ۱۴۰۵، ۱۲:۲۱· تاریخ رویداد: ۵ خرداد ۱۴۰۵· 5 دقیقه مطالعه· در فناوری

آی‌بی‌ام با ۲ میلیارد دلار، «اندرون» را برای ساخت اولین کارخانه ویفرهای کوانتومی ۳۰۰ میلی‌متری تأسیس کرد

آی‌بی‌ام با حمایت ۱ میلیارد دلاری از قانون CHIPS، اولین کارخانه ریخته‌گری (فاندری) کوانتومی مستقل آمریکا را راه‌اندازی می‌کند تا مقیاس تولید نیمه‌رساناهای کلاسیک را به محاسبات کوانتومی بیاورد.

به قلم آیدا امینی

طرفداران سیلیکون ابررسانا 45%حامیان سیاست صنعتی 35%توسعه‌دهندگان روش‌های جایگزین 20%
طرفداران سیلیکون ابررسانا
استدلال می‌کنند که کیوبیت‌های ابررسانا تنها روشی هستند که در حال حاضر به اندازه کافی بالغ شده‌اند تا از تکنیک‌های ساخت نیمه‌رسانای ۳۰۰ میلی‌متری در مقیاس صنعتی بهره ببرند.
حامیان سیاست صنعتی
این سرمایه‌گذاری عظیم در فاندری را برای تضمین زنجیره‌های تأمین داخلی و حفظ حاکمیت فناوری ایالات متحده در برابر رقبای جهانی ضروری می‌دانند.
توسعه‌دهندگان روش‌های جایگزین
در مورد قفل شدن زودهنگام در زیرساخت ابررسانا هشدار می‌دهند و بر لزوم تأمین مالی فیزیک‌های رقیب مانند یون‌های به دام افتاده و فوتونیک تأکید می‌کنند.

دوران کامپیوترهای کوانتومی سفارشی و دست‌ساز رو به پایان است. در یک اقدام مهم که نشان‌دهنده صنعتی شدن فناوری کوانتومی است، آی‌بی‌ام و وزارت بازرگانی ایالات متحده توافق ۲ میلیارد دلاری را برای راه‌اندازی «اندرون»، اولین تأسیسات مستقل ساخت ویفر کوانتومی آمریکا، نهایی کردند.[1][2]

این شرکت فرعی تازه تأسیس که مقر آن در آلبانی، نیویورک است، تزریق عظیمی از سرمایه را به زیرساخت فیزیکی نسل بعدی محاسبات نشان می‌دهد. این پروژه ۱ میلیارد دلار مشوق فدرال از قانون CHIPS و علم را با ۱ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری نقدی مشابه از سوی آی‌بی‌ام ترکیب می‌کند.[3][5]

اما اهمیت واقعی «اندرون» تنها در میزان دلاری آن نیست، بلکه در استاندارد تولید خاصی است که به حوزه کوانتوم معرفی می‌کند: ویفر ۳۰۰ میلی‌متری. با افزایش مقیاس به این اندازه استاندارد صنعتی، هدف «اندرون» این است که تولید تراشه‌های کوانتومی را از فرآیندهای کند و با حجم کم اتاق‌های تمیز دانشگاهی، به ریتم پیوسته و خودکار ساخت نیمه‌رساناهای کلاسیک تبدیل کند.[4][6]

برای درک اینکه چرا این موضوع اهمیت دارد، باید به نحوه ساخت تاریخی پردازنده‌های کوانتومی نگاه کرد. امروزه بیشتر توسعه کوانتومی متکی بر ویفرهای ۲۰۰ میلی‌متری یا کوچک‌تر است که اغلب در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی پردازش می‌شوند؛ جایی که چرخه‌های تکرار به طرز دردناکی کند و بازدهی بسیار متغیر است.[3]

جهش به ساخت ۳۰۰ میلی‌متری، یک عامل چند برابر کننده مکانیکی و اقتصادی است. طبق بخش تحقیقات آی‌بی‌ام، پردازش در این مقیاس بزرگ‌تر به مهندسان اجازه می‌دهد تا ده برابر پیچیدگی بیشتری را در یک ویفر جای دهند، در حالی که همزمان تعداد دستگاه‌هایی که در خط تولید حرکت می‌کنند، سه برابر می‌شود.[3][4]

نتیجه خالص، افزایش حیرت‌آور ۳۰ برابری در سرعت تکرار دستگاه است. وقتی محققان بتوانند مدارهای کوانتومی را سی برابر سریع‌تر آزمایش، شکست و طراحی مجدد کنند، جدول زمانی برای دستیابی به محاسبات کوانتومی در مقیاس کاربردی و تحمل‌پذیر خطا به طور چشمگیری فشرده می‌شود.[2][4]

«اندرون» طوری طراحی شده است که به عنوان یک «فاندری مستقل» (pure-play foundry) عمل کند. در دنیای نیمه‌رساناهای کلاسیک، شرکت‌هایی مانند TSMC با جدا کردن طراحی تراشه از تولید تراشه، انقلابی در صنعت ایجاد کردند. آنها کارخانه‌های چند میلیارد دلاری را می‌سازند تا شرکت‌های دیگر بتوانند به سادگی تراشه‌ها را طراحی کرده و تولید را برون‌سپاری کنند.[3][4]

تا کنون، صنعت کوانتوم فاقد این جداسازی بود. استارتاپ‌هایی که کامپیوترهای کوانتومی ابررسانا می‌ساختند، مجبور بودند مقادیر زیادی سرمایه خطرپذیر جمع‌آوری کنند، نه فقط برای طراحی پردازنده‌های خود، بلکه برای ساخت اتاق‌های تمیز بسیار تخصصی و خطوط تولید مورد نیاز برای ساخت فیزیکی آنها.[4]

«اندرون» با فعالیت به عنوان یک نهاد مستقل، خدمات تولید ۳۰۰ میلی‌متری خود را به فروشندگان رقیب سخت‌افزار کوانتومی ارائه خواهد داد. یک استارتاپ کوانتومی با در اختیار داشتن کیت‌های طراحی فرآیند (PDK) و آزمایش ویفر در خط تولید، می‌تواند طرحی را به «اندرون» ارسال کند و در ازای آن ویفرهای ابررسانای با کیفیت تولیدی دریافت کند و سال‌ها توسعه زیرساخت را دور بزند.[2][3][7]

«اندرون» با فعالیت به عنوان یک نهاد مستقل، خدمات تولید ۳۰۰ میلی‌متری خود را به فروشندگان رقیب سخت‌افزار کوانتومی ارائه خواهد داد.

ایجاد «اندرون» بخش اصلی یک مانور سیاست صنعتی بسیار گسترده‌تر و کاملاً محاسبه‌شده توسط دولت ایالات متحده است. ۱ میلیارد دلار اختصاص یافته به آی‌بی‌ام بخشی از سبد کوانتومی بزرگ‌تر قانون CHIPS به ارزش ۲.۰۱۳ میلیارد دلار است که بین نُه شرکت مختلف توزیع شده است.[1][6]

هدف «اندرون» این است که ریتم تولید خودکار ۲۴ ساعته کارخانه‌های نیمه‌رسانای کلاسیک را به صنعت کوانتوم بیاورد.

این توزیع، یک طبقه‌بندی عمدی در استراتژی آمریکا را آشکار می‌کند. در حالی که آی‌بی‌ام نیمی از کل بودجه را برای ساخت زیرساخت تولید اختصاصی دریافت می‌کند، شرکت GlobalFoundries مبلغ ۳۷۵ میلیون دلار برای ایجاد یک خط کسب‌وکار متمرکز بر کوانتوم برای بسته‌بندی پیشرفته و سیستم‌های کنترل برودتی دریافت می‌کند.[1][4]

مابقی بودجه به صورت سرمایه‌گذاری‌های سهام کوچک‌تر – از ۳۸ میلیون دلار تا ۱۰۰ میلیون دلار – به هفت شرکت دیگر، از جمله D-Wave، Rigetti و PsiQuantum، توزیع می‌شود. این ساختار بر شرط اصلی دولت تأکید می‌کند: اینکه سیلیکون ابررسانا، روشی که آی‌بی‌ام از آن حمایت می‌کند، در حال حاضر تنها معماری کوانتومی است که آماده استفاده از ساخت ۳۰۰ میلی‌متری در سطح تولید است.[1][6]

کیوبیت‌های ابررسانا، که متکی بر مدارهای الکتریکی خنک‌شده تا دمای نزدیک به صفر مطلق هستند، به دلیل سازگاری با تکنیک‌های تولید نیمه‌رساناهای موجود، مدت‌هاست که پیشتاز مسابقه کوانتومی بوده‌اند. تأسیسات «اندرون» در ابتدا به طور کامل بر تولید این ویفرهای کیوبیت ابررسانا و الکترونیک پشتیبان آنها تمرکز خواهد کرد.[2][6]

با این حال، فیزیک محاسبات کوانتومی همچنان به شدت نامشخص است و لایه‌ای از عدم قطعیت استراتژیک را معرفی می‌کند. در حالی که مدارهای ابررسانا در حال حاضر بیشترین قابلیت تولید را دارند، روش‌های رقیب مانند محاسبات کوانتومی یون‌های به دام افتاده، اتم‌های خنثی و فوتونیک، مزایای نظری متفاوتی در تصحیح خطا و زمان‌های همدوسی ارائه می‌دهند.[6]

اگر پیشرفتی در یکی از این معماری‌های جایگزین رخ دهد، سرمایه‌گذاری هنگفت در زیرساخت ابررسانا می‌تواند از نظر تئوری با خطر منسوخ شدن روبرو شود. دقیقاً به همین دلیل است که وزارت بازرگانی ۵۰۰ میلیون دلار باقیمانده از بسته CHIPS را به عنوان یک پوشش ریسک (Hedge) ساختاربندی کرده و سهام اقلیت را در شرکت‌هایی که به دنبال آن فیزیک‌های جایگزین هستند، خریداری کرده است.[1][4]

با وجود این عدم قطعیت، تأسیس «اندرون» بلوغ ضروری صنعت را ایجاب می‌کند. با استانداردسازی زیرلایه فیزیکی محاسبات کوانتومی، این تأسیسات به اکوسیستم گسترده‌تر اجازه می‌دهد تا تمرکز خود را از علم مواد پایه به مهندسی سیستم‌های پیشرفته و توسعه نرم‌افزار تغییر دهد.[2][7]

زمینه جهانی به فوریت این انتقال می‌افزاید. سرمایه‌گذاری ایالات متحده در بحبوحه یک رقابت بین‌المللی فزاینده برای هزینه‌کرد رخ می‌دهد، به طوری که چین حدود ۱۵ میلیارد دلار در فناوری‌های کوانتومی سرمایه‌گذاری کرده و ژاپن بیش از ۷ میلیارد دلار را به یک برنامه صنعتی‌سازی ترکیبی نیمه‌رسانا و کوانتومی اختصاص داده است.[3]

ایالات متحده با تثبیت زنجیره تأمین در آلبانی، نیویورک، در حال حرکت برای اطمینان از داخلی ماندن ابزارهای فیزیکی تولید کوانتومی است. همانطور که «اندرون» خطوط تولید خودکار خود را راه‌اندازی می‌کند، نوید می‌دهد که محاسبات کوانتومی را از یک تلاش علمی سفارشی به یک واقعیت صنعتی و مقیاس‌پذیر تبدیل کند.[2][4][5]

نکات کلیدی

  • آی‌بی‌ام و دولت ایالات متحده در حال راه‌اندازی «اندرون»، یک کارخانه ریخته‌گری (فاندری) تراشه کوانتومی مستقل به ارزش ۲ میلیارد دلار در آلبانی، نیویورک هستند.
  • این تأسیسات اولین مرکزی خواهد بود که پردازنده‌های کوانتومی ابررسانا را روی ویفرهای ۳۰۰ میلی‌متری استاندارد صنعتی تولید می‌کند.
  • مقیاس ۳۰۰ میلی‌متری مهندسان را قادر می‌سازد تا طرح‌های جدید دستگاه‌های کوانتومی را ۳۰ برابر سریع‌تر از روش‌های قبلی تکرار و آزمایش کنند.
  • «اندرون» به عنوان یک فاندری مستقل، تراشه‌هایی را برای استارتاپ‌های کوانتومی رقیب تولید خواهد کرد و موانع ورود آنها را کاهش می‌دهد.
  • این سرمایه‌گذاری بخشی از بسته گسترده‌تر ۲ میلیارد دلاری قانون CHIPS است که هدف آن تضمین رهبری ایالات متحده در تولید کوانتومی است.

چرا مهم است

با جدا کردن طراحی تراشه کوانتومی از هزینه‌های هنگفت ساخت کارخانه تولید، این تأسیسات به استارتاپ‌های کوچک‌تر اجازه می‌دهد تا پردازنده‌های کوانتومی خود را به سرعت آزمایش و تولید کنند. این اقدام نشان‌دهنده لحظه‌ای است که محاسبات کوانتومی از یک علم آزمایشگاهی سفارشی به یک بخش تولید صنعتی و مقیاس‌پذیر تبدیل می‌شود.

اصطلاحات کلیدی

ویفر ۳۰۰ میلی‌متری
اندازه استاندارد صنعتی برای ویفرهای سیلیکونی مدرن که در تولید نیمه‌رسانای کلاسیک استفاده می‌شود و اکنون برای دستیابی به مقیاس تولید انبوه در پردازنده‌های کوانتومی تطبیق داده شده است.
کیوبیت‌های ابررسانا
نوعی بیت کوانتومی که از مدارهای الکتریکی ساخته شده و باید تا دمای نزدیک به صفر مطلق خنک شود؛ در حال حاضر به دلیل سازگاری با تکنیک‌های موجود تولید تراشه، مورد توجه قرار دارند.
کیت طراحی فرآیند (PDK)
مجموعه‌ای از فایل‌ها که توسط مهندسان برای طراحی تراشه‌ای استفاده می‌شود که تضمین شده است با تجهیزات تولیدی یک کارخانه خاص سازگار باشد.
محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا
مرحله‌ای آتی از محاسبات کوانتومی که در آن سیستم‌ها می‌توانند به طور خودکار خطاهای خود را تصحیح کنند و به آنها اجازه می‌دهد محاسبات پیچیده را به طور قابل اعتماد اجرا کنند.

منابع

پوشش منابع

7 منبع

3 دیدگاه شناسایی‌شده

طرفداران سیلیکون ابررسانا 45%حامیان سیاست صنعتی 35%توسعه‌دهندگان روش‌های جایگزین 20%
  1. [1]NISTحامیان سیاست صنعتی

    Department of Commerce Announces Letters of Intent With 9 Companies for $2 Billion to Accelerate U.S. Leadership in Quantum Computing

    مطالعه در NIST
  2. [2]IBMطرفداران سیلیکون ابررسانا

    IBM and U.S. Department of Commerce Announce Letter of Intent to Build America's First Quantum Foundry

    مطالعه در IBM
  3. [3]Tom's Hardwareطرفداران سیلیکون ابررسانا

    IBM spins off America's first quantum chip foundry with $2 billion in federal and private funding

    مطالعه در Tom's Hardware
  4. [4]Post-Quantumتوسعه‌دهندگان روش‌های جایگزین

    The $2 Billion CHIPS Quantum Package: Fabs, Not Just Labs

    مطالعه در Post-Quantum
  5. [5]FedScoopحامیان سیاست صنعتی

    Commerce signs $2B in CHIPS agreements for quantum computing

    مطالعه در FedScoop
  6. [6]The Futurum Groupتوسعه‌دهندگان روش‌های جایگزین

    A $2 billion CHIPS quantum package positions IBM's 300mm Anderon foundry as the centerpiece of American quantum industrial policy

    مطالعه در The Futurum Group
  7. [7]Silicon Republicطرفداران سیلیکون ابررسانا

    IBM to invest $10bn in quantum computing over next five years

    مطالعه در Silicon Republic

نظرات

همیشه در جریان باشید

هر زاویه. هر روز.

دریافت فناوری اخبار همراه با پوشش کامل منابع و تحلیل دیدگاه‌ها، مستقیم در صندوق ورودی شما.