美国商务部已正式确定一项《芯片与科学法案》研发资助，金额最高达10亿美元，资助对象为Anderon——IBM今年早些时候成立的量子代工厂。9月16日的公告显示，这笔资金将用于支持面向IBM及其他量子硬件开发商的制造服务。
IBM将以10亿美元现金进行配套投入，同时贡献知识产权、相关资产以及熟练的技术人员。Anderon总部位于纽约州奥尔巴尼，依托于奥尔巴尼纳米科技园的现有运营基础——IBM已在这里生产量子晶圆超过五年。Anderon首席执行官穆克什·卡雷表示，这一既有基础设施让公司能够迅速起步，其首批晶圆已在一条达到生产规模的300毫米产线上进行加工。
卡雷说，量子计算"正在从科学研究走向真正的商业影响"，这意味着整个行业也需要一个更稳定的量子芯片制造来源。
如果Anderon取得成功，它可能会为量子硬件扮演类似台积电在传统芯片领域所扮演的角色——让各家公司专注于芯片设计，而不必各自建造价值数十亿美元的工厂来生产底层硬件。
自动化量子代工厂能提供什么
IBM表示，自2021年起，公司将大部分量子晶圆研发工作从纽约约克敦海茨IBM研究院总部的200毫米制造实验室，转移到奥尔巴尼的300毫米产线，这使芯片研发速度提升了一倍，芯片的物理复杂度提高了十倍。全天候的加工流程缩短了制造周期，先进的制造工艺也使得更为复杂的布线和量子位连接成为可能。Anderon依托奥尔巴尼纳米科技园的制造能力，以及IBM自2016年以来部署超过90套量子系统所积累的经验。目前的挑战是将这些能力扩展给外部设计方。Anderon的潜在客户包括没有自建代工厂的处理器开发商、系统集成商以及国家实验室。即便是拥有自有手工芯片制造设施的公司，也可能有兴趣将制造环节外包给自动化代工厂。例如，另一家获得《芯片法案》研发资助的公司Rigetti Computing，其首席执行官苏博德·库尔卡尼表示，公司正在与Anderon进行洽谈。
Rigetti目前在加州弗里蒙特的手工代工厂中，使用150毫米晶圆生产处理器。库尔卡尼表示其良率接近50%，他认为在规格频繁变动的研发阶段，这个水平"已经够用"。但Anderon承诺提供更可靠的自动化芯片生产能力，像Rigetti这样的公司可以借助这种能力推进自身的芯片研发。库尔卡尼说："我们认为这非常有吸引力，并不是因为产能，而是因为能力。"
与传统硅代工厂类似，Anderon计划提供工艺设计套件（PDK），规定设计方使用其制造工艺时必须遵循的规则。卡雷表示："他们负责设计，我们负责制造。"他说公司也将提供定制化服务，并会以中立方式运营、保护客户的知识产权，即便对IBM的竞争对手也是如此。
要让这种模式奏效，离不开可预测的制造流程。对超导量子位而言，一个关键组件是约瑟夫森结，它由两个超导体夹着一层薄绝缘层构成。结面积和绝缘层厚度上的微小偏差，都可能改变临界电流和量子位频率，从而带来不必要的频率重叠，降低芯片良率。
Anderon的自动化产线有望借助可重复的图形化、沉积与氧化工艺，并配合在线检测来识别工艺偏移，从而更好地控制这种差异。但库尔卡尼表示，客户仍需实际测量量子位性能的改善程度。
Anderon的最新一代300毫米量子晶圆
大部分制造设备与硅芯片生产所用设备是重合的，不过超导电路仍需要专门的材料和工艺步骤。Anderon目前对外宣传的产品包括超导量子位阵列、微波元件和硅通孔连接。但若要将制造能力扩展到离子阱或光子量子位等其他量子技术，则还需要额外的工艺开发，而Anderon目前尚未公开相关细节。
荷兰代尔夫特理工大学的利芬·范德赛彭表示，半导体自旋量子位已经可以在传统芯片生产线上制造，而超导量子位则需要专门的工艺步骤，可能需要新的开发投入。
范德赛彭认为，一座专门的量子制造设施可以分摊成本，并支持开发针对量子器件优化的工艺。他说："理解如何实现这种转变，正是当下的关键和紧要之事。"
仅凭制造能力本身，并不能让Anderon成为量子计算领域的台积电。它还需要在IBM之外获得持续的市场需求。设计方其实还有其他选择。范德赛彭提到了QuantWare自建晶圆级制造设施的投资，以及比利时imec——后者提供的是原型量子芯片，而非追求大批量生产。他说："时间会告诉我们哪种模式会胜出，也许两者会共存。"
美国商务部正在支持多种路径，以增强美国在全球量子市场的竞争力。尽管Anderon获得的资助目前规模最大，但商务部也已确定向GlobalFoundries提供最高3.75亿美元资助，并向Rigetti、D-Wave、Quantinuum和PsiQuantum各提供最高1亿美元资助。这些资助支持多种量子架构的制造，并致力于解决读出电子设备、低温恒温器、超导材料、光学元件和光子封装等方面的瓶颈问题。共享晶圆制造只是这项更大工程努力中的一部分。
卡雷表示，他有信心在年底前向外部客户交付晶圆。对于像Rigetti这样的潜在客户来说，真正的考验在于这些芯片能否可靠地满足日益严苛的设计要求。正如库尔卡尼所说："如果我们把规格要求收紧，良率又会是多少？"
Q&A
Q1：Anderon是什么公司？
A：Anderon是IBM今年早些时候成立的量子代工厂，总部位于纽约州奥尔巴尼，致力于为IBM及其他量子硬件开发商提供晶圆制造服务。
Q2：美国政府为什么要给Anderon提供10亿美元资助？
A：美国商务部通过《芯片与科学法案》为Anderon提供最高10亿美元研发资助，目的是扶持量子芯片制造业，为整个行业建立更稳定的量子芯片生产来源，推动量子计算从科学研究走向商业应用。
Q3：Anderon和台积电有什么相似之处？
A：如果Anderon取得成功，它有望像台积电在传统芯片领域所做的那样，让量子芯片设计公司专注于设计本身，而不必各自投入数十亿美元建造硬件制造工厂。
