Consortium giành được khoản tài trợ Đổi mới của Vương quốc Anh để phát triển IP CMOS đông lạnh

Innovate UK đã trao một khoản tài trợ trị giá 6.5 triệu bảng Anh cho một tập đoàn bảy thành viên do sureCore đứng đầu với tài trợ để cùng phát triển thiết bị đông lạnh tiên tiến Semiconductor IP.

Người ta hy vọng rằng công việc này sẽ thúc đẩy đáng kể sự phát triển của ngành Máy tính lượng tử (QC) bằng cách giảm bớt các ràng buộc liên quan đến các kết nối và cho phép mở rộng hệ thống / qubit hiệu quả.

Kiến trúc của Máy tính lượng tử kết hợp với các thuật toán chuyên biệt có khả năng biến đổi hiệu quả tính toán để giải quyết các vấn đề trong các lĩnh vực khoa học cơ bản, dược phẩm, tài chính, hậu cần và AI.

Hầu hết các nền tảng điện toán lượng tử sử dụng qubit hoặc các thành phần hoạt động ở nhiệt độ đông lạnh nhưng với các nền tảng này thiếu mạch điều khiển phù hợp có khả năng hoạt động ở nhiệt độ đông lạnh cần thiết để quản lý hoạt động của qubit. Hiện tại, mạch điều khiển được đặt từ xa các qubit và được kết nối bằng hệ thống cáp cồng kềnh và đắt tiền để tránh nhiệt độ quá cao cần thiết cho các qubit. Số lượng cáp cần thiết cho tất cả các qubit là một rào cản cơ bản đối với việc mở rộng quy mô QC.

Một giải pháp rõ ràng là đồng định vị trí của thiết bị điện tử điều khiển với các qubit trong tủ lạnh nhưng điều này có nghĩa là cả hai đều phải được giữ ở nhiệt độ cực thấp; trong một số triển khai giảm xuống gần độ không tuyệt đối. Tuy nhiên, không chỉ có không gian cực kỳ hạn chế trong bộ điều nhiệt, đòi hỏi phải thu nhỏ mạch điều khiển, mà các chất bán dẫn hiện đại tạo nên những con chip này chỉ đủ điều kiện để hoạt động xuống -40 ° C và ở nhiệt độ đó các đặc tính hoạt động của bóng bán dẫn thay đổi rõ rệt.

Mục đích của dự án này về cơ bản là hiểu và mô hình hóa sự thay đổi này trong hành vi và sau đó thiết kế một danh mục CryoCMOS IP để cho phép tạo ra các chip tùy chỉnh có thể giao tiếp với các qubit ở nhiệt độ lạnh và hỗ trợ chức năng bộ điều khiển.

Nhiều công ty, đặc biệt là các công ty nhỏ hơn và mới thành lập có trụ sở tại Vương quốc Anh sẽ được hưởng lợi rất nhiều nếu có sẵn một bộ IP CryoCMOS để cấp phép theo cách tương tự như tiêu chuẩn. bán dẫn Các mô hình cấp phép IP hoạt động.

Liên minh bao gồm hệ sinh thái hoàn chỉnh của các công ty để cung cấp các năng lực cốt lõi cần thiết để phát triển nhanh chóng IP chịu được lạnh này. Điều này sau đó sẽ có sẵn theo giấy phép cho các công ty để tạo ra các giải pháp chip Cryo-CMOS của riêng họ bằng cách sử dụng nó, tăng tốc sạc chúng với lợi thế cạnh tranh trong thế giới Máy tính lượng tử.

Bước đầu tiên là mô hình hóa chính xác cách các bóng bán dẫn hoạt động ở những nhiệt độ này. Điều này đang được thực hiện bởi SemiWise và nhóm nghiên cứu QC tại Đại học Glasgow.

Synopsys sẽ sử dụng dữ liệu được tạo để tinh chỉnh các công cụ TCAD của nó. SemiWise sẽ sử dụng sự kết hợp của các phép đo và dữ liệu mô phỏng để căn giữa lại PDK của xưởng đúc về nhiệt độ đông lạnh và cho phép thiết kế mạch đông lạnh.

Vì bộ nhớ đóng một vai trò quan trọng trong thiết bị điện tử, khía cạnh này được xử lý bởi sureCore, công ty đang dẫn đầu dự án và có chuyên môn trong việc giữ mức tiêu thụ điện năng của chip ở mức thấp sẽ rất quan trọng để đảm bảo rằng nhiệt thải được giữ ở mức tối thiểu để nó không làm nóng buồng.

Chuyên môn về phòng được cung cấp bởi Oxford Instruments, công ty sản xuất các hệ thống đông lạnh.

Cuối cùng, Universal Quantum và SEEQC đại diện cho nhu cầu của người dùng cuối và sẽ xác định khối IP nào mà dự án sẽ cần tạo cho các chip Cryo-CMOS. Các chip thử nghiệm sẽ được đặc trưng ở nhiệt độ cryo để tinh chỉnh và xác nhận thêm các mô hình và IP.