كونسورتيوم يفوز بمنحة Innovate UK لتطوير بروتوكول CMOS IP شديد البرودة

منحت شركة Innovate UK منحة قدرها 6.5 مليون جنيه إسترليني لكونسورتيوم مكون من سبعة أعضاء بقيادة شركة SureCore مع صلاحيات لتطوير أنظمة التبريد المتقدمة بشكل مشترك أشباه الموصلات IP.

ومن المأمول أن يؤدي هذا العمل إلى تسريع نمو صناعة الحوسبة الكمومية (QC) بشكل كبير من خلال تقليل القيود المرتبطة بالترابط وتمكين قياس الكيوبت / النظام بكفاءة.

تتمتع بنية أجهزة الكمبيوتر الكمومية جنبًا إلى جنب مع الخوارزميات المتخصصة بالقدرة على تحويل كفاءة الحوسبة لمعالجة المشكلات في التخصصات التي تشمل العلوم الأساسية والأدوية والتمويل واللوجستيات والذكاء الاصطناعي.

تستخدم معظم منصات الحوسبة الكمومية الكيوبتات أو المكونات التي تعمل في درجات حرارة شديدة البرودة ولكن مع هذه المنصات ، هناك نقص في دوائر التحكم المناسبة القادرة على العمل في درجات الحرارة المبردة اللازمة لإدارة تشغيل الكيوبتات. في الوقت الحالي ، توجد دائرة التحكم عن بُعد من الكيوبتات ومتصلة بكابلات باهظة الثمن وضخمة لتجنب درجات الحرارة القصوى التي تحتاجها الكيوبتات. يمثل مقدار الكابلات المطلوبة لجميع الكيوبتات حاجزًا أساسيًا أمام قياس مراقبة الجودة.

يتمثل أحد الحلول الواضحة في تحديد موقع إلكترونيات التحكم مع الكيوبتات الموجودة في ناظم البرد ، لكن هذا يعني أنه يجب الاحتفاظ بكليهما في درجات حرارة منخفضة للغاية ؛ في بعض التطبيقات وصولاً إلى ما يقرب من الصفر المطلق. ومع ذلك ، لا يقتصر الأمر على المساحة المحدودة للغاية في المبرد ، مما يستلزم تصغير دائرة التحكم ، ولكن أشباه الموصلات الحديثة التي تتكون منها هذه الرقائق مؤهلة فقط للعمل حتى -40 درجة مئوية وفي درجات الحرارة هذه تكون خصائص تشغيل الترانزستورات تغيير ملحوظ.

الهدف من هذا المشروع هو فهم هذا التغيير في السلوك ونمذجه بشكل أساسي ثم تصميم مجموعة من CryoCMOS IP لتمكين إنشاء شرائح مخصصة يمكنها التفاعل مع الكيوبتات في درجات حرارة شديدة البرودة ودعم وظائف وحدة التحكم.

ستستفيد العديد من الشركات، وخاصة الشركات الصغيرة والمبتدئة الموجودة هنا في المملكة المتحدة، بشكل كبير إذا كانت مجموعة CryoCMOS IP متاحة للترخيص بنفس الطريقة القياسية أشباه الموصلات تعمل نماذج ترخيص IP.

يتكون الكونسورتيوم من نظام بيئي كامل للشركات لتوفير الكفاءات الأساسية المطلوبة لتطوير IP المتسامح بسرعة. سيكون هذا متاحًا بعد ذلك بموجب ترخيص للشركات لإنشاء حلول شرائح Cryo-CMOS الخاصة بها باستخدامها ، وشحنها توربوًا بميزة تنافسية في عالم الحوسبة الكمية.

الخطوة الأولى هي النمذجة الدقيقة لكيفية عمل الترانزستورات في درجات الحرارة هذه. يتم ذلك بواسطة SemiWise ومجموعة أبحاث QC في جامعة جلاسكو.

ستستخدم سينوبسيس البيانات التي تم إنشاؤها لتحسين أدوات TCAD الخاصة بها. سيتم استخدام مجموعة من القياسات وبيانات المحاكاة بواسطة SemiWise لإعادة توسيط PDK المسبك لدرجات الحرارة المبردة ولتمكين تصميم الدائرة المبردة.

نظرًا لأن الذاكرة تلعب دورًا رئيسيًا في الإلكترونيات ، يتم التعامل مع هذا الجانب من قبل شركة sureCore ، التي تقود المشروع والتي ستكون خبرتها في الحفاظ على استهلاك طاقة الشريحة منخفضة أمرًا حيويًا لضمان تقليل الحرارة المهدرة إلى الحد الأدنى حتى لا تسخن غرفة.

يتم توفير خبرة الغرفة من قبل شركة Oxford Instruments التي تصنع أنظمة التبريد.

أخيرًا ، تمثل Universal Quantum و SEEQC احتياجات المستخدم النهائي وستحدد كتل IP التي سيحتاجها المشروع لإنشاء رقائق Cryo-CMOS. سيتم تمييز رقائق الاختبار في درجات حرارة التبريد لزيادة صقل النماذج و IP والتحقق من صحتها.