Chipfabrikant SkyWater gaat supergeleidende kwantumchips in serie maken voor Qolab

Kwantumcomputers worden vandaag de dag vrijwel altijd in kleine oplages en met veel handwerk gebouwd. Elke chip is in feite een uniek exemplaar, gemaakt in een onderzoekslab. SkyWater Technology, een chipfabriek (foundry) uit Minnesota, en Qolab, een kwantumbedrijf uit Wisconsin, willen daar verandering in brengen. De twee ondernemingen kondigen een meerjarig commercieel partnerschap aan dat supergeleidende kwantumchips moet omzetten van experimentele projecten naar een herhaalbaar productieproces op wafers, de ronde siliciumschijven waarop chips worden gebakken.

Van laboratorium naar lopende band

Concreet wordt Qolab de eerste grote klant van SC250, een nieuw platform dat SkyWater specifiek heeft ontwikkeld voor supergeleidende kwantumtechnologie. SkyWater investeert daarnaast in extra apparatuur in zijn fabriek om deze gespecialiseerde productie mogelijk te maken. Qolab gebruikt de chips vervolgens in eigen faciliteiten in Wisconsin, waar het bedrijf ze verpakt, integreert en test. Zo ontstaat een productieketen die van ontwerp tot afgewerkte chip binnen twee buurstaten blijft. Topman Thomas Sonderman van SkyWater noemt dit een voorbeeld van wat hij het 'Technology-as-a-Service'-model noemt: een combinatie van gespecialiseerde procesontwikkeling met productiematige waferdiensten in een foundry die aan strenge kwaliteitseisen voldoet.

Kleinere, goedkopere kwantumchips

De samenwerking moet vooral Qolabs zogeheten Quantum System-in-Package (QSiP) vooruithelpen. Dat is een architectuur waarbij qubits, de rekeneenheden van een kwantumcomputer, samen met hun besturingselektronica in één compact pakket worden ondergebracht. Nu bestaat de ondersteunende apparatuur voor een enkele kwantumchip vaak nog uit kasten vol bekabeling, filters en versterkers die de chip tot vlak bij het absolute nulpunt moeten afkoelen. Door die onderdelen te miniaturiseren en te integreren, moet QSiP kwantumsystemen goedkoper, kleiner en makkelijker opschaalbaar maken. Volgens Qolabs technisch directeur John Martinis, een bekende naam in de kwantumwereld die eerder het kwantumteam van Google leidde, geeft de samenwerking met SkyWater zijn bedrijf toegang tot gespecialiseerde fabricagekennis die nu nog schaars is. Hij verwacht dat de combinatie van snelle, flexibele ontwikkeling bij SkyWater met een herhaalbaar productiemodel Qolab helpt sneller naar commerciële toepassingen toe te werken.

Blauwdruk voor de hele sector

SkyWater is een van de weinige Amerikaanse halfgeleiderfabrieken die volledig in Amerikaanse handen is en als vertrouwde leverancier is erkend door het Amerikaanse ministerie van Defensie. Beide bedrijven noemen de samenwerking uniek omdat ze voor het eerst gespecialiseerde chipontwikkeling koppelt aan vooraf vastgelegde productiekosten bij grote volumes. Ze hopen dat andere ontwikkelaars van kwantumhardware dit model gaan volgen, zodat de overstap van kleinschalige labfabricage naar volwaardige foundry-productie sneller verloopt voor de hele kwantumindustrie.