抢攻量子芯片商机！富士康携手英Wave布局量产

富士康量子研发团队投入芯片架构设计与前瞻技术研究。富士康研究院

全球科技产业投入量子电脑研发多年，期盼解决大规模计算与模拟时的挑战。尽管近年频频传出可望商业化的消息，然而当量子电脑需要处理更多量子位元时，也面临空间配置、系统稳定性、维护成本，以及光学对准精度等挑战，也成为众多业者布局此领域的最大挑战。

富士康研究院正探索以氮化铝（AlN）与氧化铝（Al2O3）做为近紫外光积体光路的核心材料，透过英国在台办事处支持的「台英创新产业研究人员移地研究计划（UK-TW Innovative Industries Programme；I2P）与英国新创 Wave Photonics 展开合作，将实际晶圆制程条件纳入元件设计与模拟，协助加速光子芯片从设计走向制造，与富士康研究院此次近紫外光子芯片研发需求高度契合。呼应富士康研究院近紫外光子芯片在材料、元件设计与制程整合上的研发需求，因此双方在技术能力上具高度互补性。

英国长期投入积体光学与光子芯片研究，并建立涵盖学研机构、新创公司及晶圆代工夥伴的完整生态系。调查数据显示，设立于英国营运的国际半导体企业中，有72%投入研发、设计及知识产权（IP）相关活动，反映出英国半导体产业研发及设计领域技术能量。而Wave Photonics的优势不仅在于其技术与专业能力，更能根据实际制程限制，预先将薄膜厚度、材料折射率、侧壁角度、最小线宽等纳入模拟设计，让设计更贴近实际成品，可大幅降低试错成本。

台英携手设计光子芯片  降低成本、提升量产可行性

专注于未来3至7年的前瞻技术研究的富士康研究院，扮演富士康集团迈向新产业发展目标的核心角色，以强化集团在技术与产品创新上的实力，并提升核心竞争力。富士康研究院在量子电脑研究领域上涵盖硬件、软件等两大方向，硬件方面设置离子阱实验室，并发展量子控制系统及微型化。软件方面则专注于量子最佳化、量子计量学、量子容错计算等。

发展超过半世纪的矽基光子集成电路，尽管已广泛应用于光通讯与光电整合领域，但矽材料对紫外光具有明显吸收特性，难以支持Yb+等离子所需的近紫外光传输，也限制其在离子阱量子运算中的应用范围。为此，富士康研究院才选定氮化铝与氧化铝等近紫外兼容材料，并透过最佳化光子元件几何结构，建立符合离子阱精准聚焦需求的制程设计套件。为突破研究上的挑战，该研究团队也在阳明交大教授介绍下，开始与英国Wave Photonics接触，进而开始申请I2P计划。

富士康研究院助理研究员梁世伦指出，合作初期，原本双方预定的合作模式仅限于「线上」与「在线」讨论。只是积体光学研究过程中有大量细节需要「反覆来回讨论」，加上富士康团队拥有的离子阱相关知识，Wave Photonics则具备积体光学设计专业知识，此种跨领域知识的往返沟通，若不在同一时区会让讨论效率大打折扣。

其次，由于合作过程中可能需要联系欧洲的晶圆制造厂商，当富士康、Wave Photonics、欧洲厂商等分散在三个不同时区，会让专案推动变得更困难。在Wave Photonics告知I2P平台后，富士康研究院开始申请此计划，并且顺利通过严格的审查，让我们得以面对面沟通，省去可能时差障碍。

目前富士康研究院已经完成氮化铝积体光子平台的元件设计与初步模拟验证，这代表已完成从光纤输入、芯片内传输，到光束由芯片表面出射并聚焦至离子位置的完整光路设计。研究团队透过与Wave Photonics合作，进一步设计出聚焦式光栅耦合器，使其能精准对准芯片上方的离子，将原本仰赖外部精密对准的光学控制，推进到更稳定、更可整合的芯片层级。

这项设计不仅增进离子阱系统的稳定性，也为未来量子处理器扩充更多量子位元奠定基础，让离子阱量子电脑朝更稳定、小型化与可扩充的方向发展。

近紫外积体光子芯片的应用并不限于量子电脑，相关技术亦可延伸至精密光谱、原子与生化传感、高解析成像及精密光学检测等领域，未来并具有应用于半导体光学量测的潜力。透过I2P串联台英在量子技术与积体光学上的研发优势，不仅协助富士康研究院建立自主设计能力，也让前瞻技术更快从实验室走向产业应用，为台湾下一波量子与光子科技产业布局累积关键能量。