6月天津：中核核理化院实现公斤级超高丰度硅-28量产 终结二十年进口依赖

2026-06-28 10:05:10来源：互联网

6月15日，天津传来重磅产业消息：中核集团旗下核工业理化工程研究院宣布，丰度超过99.99%的硅-28同位素已实现公斤级量产，实测丰度达99.9969%，且通过了中国计量院的第三方认证。中国科学院院士俞大鹏评价这一成果“解决了硅基量子计算的燃眉之急”，中国工程院院士雷增光则指出，此举“补齐了产业链关键环节”。从2010年取得99.5%丰度的初步突破，到2025年建成生产系统，再到如今量产落地，这场国产超高丰度硅-28的研发长跑，整整跨越了二十余年。

天然硅中硅-28的占比仅为92.2%，剩余7.8%为硅-29和硅-30。在量子计算场景中，硅-29原子核自旋产生的磁噪声会严重干扰量子比特的相干性，相干时间的微小差距，就能带来成百上千倍的计算能力落差。要将硅-28丰度提纯至99.99%以上，难度极大——三种同位素化学性质完全一致，仅中子数存在细微差异，对提纯设备和工艺要求极高。依托三十余年稳定同位素研发的技术积累，核理化院科研团队从零开始建模摸索，推翻十几套设计方案后敲定最优路径，攻克了设备研制、系统搭建、精准控制三大核心难题，最终实现工业化连续生产。

此次量产最直接的价值，在于打破了长期以来的进口依赖。此前高丰度硅-28只能从海外采购，不仅价格高昂，还时常面临物流中断、结算受阻等不可控风险。核理化院副院长刘成业介绍，自主量产后，产品售价显著低于进口价格，随着产能进一步释放，价格还有下降空间。目前该院已具备规模化扩产的技术条件，且与国内多数硅基量子计算科研单位建立了合作，今年下半年，基于国产超高丰度硅-28打造的硅基量子芯片有望公开测量结果。

超高丰度硅-28的应用场景覆盖三大前沿赛道：量子计算是当前最迫切的需求领域，硅基量子计算路线与传统半导体工艺高度兼容，未来规模化量产量子芯片必须依赖硅-28衬底；先进制程半导体是远期规模最大的潜在市场，随着芯片制程向3纳米及以下演进，量子隧穿效应导致的不良率问题加剧，用硅-28替换特定层的天然硅，可提升导热性能和载流子迁移率，甚至有望实现一代制程的性能增益，还可能为国内半导体产业绕开设备瓶颈提供新路径；精密计量则是基础需求，高纯硅-28制成的单晶硅球，可用于精确测定阿伏伽德罗常数，直接关系到国际单位制中“千克”的定义，是国内多项标准物理量重测的必备材料。

量产消息发布当日，资本市场迅速作出反应，半导体硅片相关个股及ETF集体异动，但也出现了对标的企业的误读——主营工业阀门的中核科技因名称关联被热炒，随后紧急澄清未涉及硅-28相关业务。这一现象折射出，硅-28从技术突破到产业链真正受益，仍需时间梳理。当前全球量子计算市场正快速增长，国内量子纠错技术已突破阈值，产业资本布局活跃，但从材料量产到下游芯片规模化应用，仍需5至10年的技术迭代周期，产业长期价值的兑现尚需耐心。

此次超高丰度硅-28的自主量产，标志着我国稳定同位素研发技术已跻身世界第一梯队。核理化院目前已掌握12种元素、26种稳定同位素的制备技术，“十五五”期间还计划将产品扩展至20种元素、30种以上，构建起覆盖基础科研、前沿科技、高端制造等领域的稳定同位素材料平台，为多条高端产业链筑牢上游根基。