专业高效
微纳加工公司

总部位于德国斯图加特的量子芯片初创公司Q.ANT推出了其首款商用光子处理器。据称，该处理器在计算过程中比CMOS芯片节能30倍。这款光子原生处理单元采用行业标准的PCI-Express接口，旨在降低数据中心的碳足迹。

Q.ANT瞄准的4个市场：

*光子计算（最大最火最吸引人）  *原子陀螺仪  *麻点测量仪 *磁力传感器

今年9月，Q.ANT还为光子处理器提供了云端访问权限，以展示该技术如何高效执行复杂且计算密集的人工智能任务——此次演示专注于神经网络推理。在演示中，用户可以从修改后的国家标准与技术研究院（MNIST）数据库中选择一张手写数字的图片——这是一个庞大的手写数字集合，用于训练机器学习模型。处理器利用训练好的神经网络预测该数字，在芯片上执行矩阵-向量乘法，并输出每个数字（0到9）为目标数字的概率。Q.ANT声称，该处理器的识别准确率达到95%。

重点--销售晶圆和加工

Al2O3晶圆；--紫外光波导平台

SINOI晶圆；--超低损耗氮化硅薄膜晶圆，

SICOI晶圆；用于碳化硅光子集成线路的高纯半绝缘碳化硅薄膜衬底

LTOI晶圆；铌酸锂的最有力的竞争对手，薄膜钽酸锂晶圆

LNOI晶圆;8寸LNOI助力更大规模薄膜铌酸锂产品量产

划片和端面抛光，

减薄和包层CMP抛光

等离子刻蚀和划片，

EBL和6寸 150nmDUV加工微纳结构

激光器芯片/探测器芯片/PIC芯片封装耦合服务"

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正如首席执行官迈克尔·弗尔奇（Michael Förtsch）所说：“随着对人工智能需求的持续增长，节能解决方案的需求也在增加。这次演示展示了满足AI能源需求的重要一步……并初步展示了我们认为这类计算未来发展的方向。”

他还补充道：“通过我们的光子芯片技术，我们正在将光子的强大能力直接引入实际应用。比如，现在一次ChatGPT请求大约需要30美分——如果我们的技术得到广泛应用，这一推理任务的成本可以降至每次查询不到1美分。”

Q.ANT光子处理器基于PCI-Express接口，是一款原生处理单元（NPU），专为AI推理、机器学习和物理仿真等计算密集型应用设计。（来源：Q.ANT GmbH）

试点计划

Q.ANT于2018年从德国通快（Trumpf）的研发实验室中独立出来，专注于开发包括计算机芯片和传感器在内的光子技术。全球各地的研究团队正在使用多种材料进行开发，包括硅氮化物、磷化铟和砷化镓等化合物半导体，以及钻石色心、稀土掺杂晶体和二维材料等“非常规”材料。然而，弗尔奇（Förtsch）及其团队选择了薄膜铌酸锂（TFLN），因为其具有显著的电光效应，能够实现高效的光调制及其他性能。

利用TFLN，这家初创公司开发了由薄层铌酸锂涂覆在硅上并结构化为光波导的量子芯片。同时，调制器、光束分离器和谐振器等有源组件也被集成到芯片中，用于控制光和光子的量子状态，从而实现实时处理和计算。

关键的是，从一开始，Q.ANT便专注于优化其自身的制造工艺，从晶圆生产到芯片封装全流程覆盖。弗尔奇表示：“我们现在看到许多初创公司开始涉足铌酸锂领域……但幸运的是，我们的试点生产线已经启动运行。这是我们目前的巨大优势。”

Q.ANT一名员工正在检查光子芯片

据弗尔奇（Förtsch）介绍，公司拥有一座用于制造4英寸和6英寸晶圆的设施，并计划开展8英寸晶圆的生产。光子芯片随后在其试点生产线上进行制造和加工，该生产线是与斯图加特微电子研究所（IMS CHIPS）合作，将一座90纳米节点的CMOS代工厂改装而成。目前，该生产线的年产能为2000片晶圆起片，但通过额外投资，这一数字可增加至每年1万片晶圆起片。Q.ANT还与合作伙伴进行芯片封装，并将封装后的芯片组装成原生处理单元。

尽管弗尔奇笑称“我们不是台积电（TSMC）”，他仍强调，其试点生产线也能够制造基于TFLN的定制光子集成电路（PIC）。“我们正在考虑发布一个工艺开发工具包（PDK），其他公司可以利用它在Q.ANT的试点生产线上生产其光子芯片。”他表示。

他补充道：“我坚信，在光子计算的新兴领域尚未成熟、未达成统一标准的情况下，主要生产线不能纳入过多的外部参与者。我们目前还没有类似CMOS的标准，可以将生产外包给GlobalFoundries或其他厂商，因为我们在这里完全是‘不同的语言’。

快速进展

在开发和制造光子芯片的过程中，Q.ANT与众多行业参与者展开了合作。例如，公司参与了QPIC-1项目，这是一项总金额达1770万欧元的项目，主要由德国政府资助，旨在开发光子量子计算机平台。此外，Q.ANT还牵头了由德国政府资助的Phoquant项目，这是一项价值5000万欧元的计划，旨在开发光子计算机架构。与德国政府的IT安全公司Bundesdruckerei合作，Q.ANT还开发了一款量子芯片演示器，用于模拟加密应用中的随机数生成。

然而，Q.ANT的工作不仅限于光子计算。该初创公司还在开发灵敏度和精确度极高的量子传感器，用于粒子计量学、原子陀螺仪和磁感应。其粒子传感器能够实时分析粒径、速度和轨迹，适用范围从2微米到700微米不等。其中一个关键应用是工业藻类培养的生物反应器监测。同时，作为QYRO项目的一部分，Q.ANT与博世（Bosch）、通快（Trumpf）、Ferdinand Braun研究所以及德国航空航天中心合作，通过这项2850万欧元的政府资助项目，正在开发一款量子陀螺仪，以精确控制立方体卫星的姿态，从而实现高速数据连接。

在更贴近实际应用的领域，Q.ANT还在开发能够精确测量微小电流的磁场传感器。这些量子传感器可以检测例如功率芯片中的故障电流，还能用于人机界面，通过人体生物信号控制设备。在今年的汉诺威工业博览会上，Q.ANT展示了其生物传感器如何检测人类神经通路中的肌肉信号，并将这些信号传输到假肢手上，使其在毫秒内完成握拳动作。下一步则是市场化应用。

“除了我们的PCI Express卡，我们将在2025年1月初推出首款商用量子传感器——这将是一款可以读取肌肉信号的生物传感器，”弗尔奇表示。“我们创造了一种全新的东西，将改变我们在许多行业中对传感技术的思考方式。”

无论是生物传感器还是PCIe卡，这可能都只是未来行业思维转变的开端。弗尔奇的目标是“在退休前”开发出一种能够检测脑波的磁场量子传感器——而他的目标不仅仅停留在检测层面。他的终极愿景还包括利用光遗传学技术——通过光来控制经过基因改造的大脑神经元的方法——来增强人类能力。

“我希望将我们的传感器与光子芯片结合，直接处理来自大脑的信息，”弗尔奇说。“通过光遗传学，我们将光注入大脑，形成光学反馈回路……拥有这样的技术后，您可以扩展您的感知能力.

一块带有量子芯片的晶圆，其中结构化了光波导用于控制光线。
一块带有光子芯片的晶圆，其中结构化了光波导用于控制光线（来源：Q.ANT）。

尽管这些理念和技术听起来有些科幻色彩，德国联邦手足截肢者协会主席迪特·于普特纳（Dieter Jueptner）已经表示：“Q.ANT的生物传感器将为手足截肢者的假肢适配带来新的高度，提升他们的生活质量。这也有助于更好地实现肢体缺失者的社会融合。”

增强人类能力的未来是否会如期而至，还需时间验证，但与此同时，Q.ANT在AI推理原生处理器上的工作（以及即将展开的AI训练工作）正以迅猛速度推进。可以明确的是：这家初创公司经过七年严格的量子技术研发，如今正迈向商业化成果的收获期