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

2026-07-07 08:20:32来源：互联网

6月15日，天津传来产业突破的重磅消息：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。中国科学院院士俞大鹏称这一成果“解硅基量子计算燃眉之急”，中国工程院院士雷增光则指出其“补齐了产业链关键环节”——这场从实验室到工业化量产的跨越，整整走过了二十余年。

天然硅中硅-28的自然丰度仅为92.2%，剩余约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，毫秒级与微秒级的相干时间差距，对应着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，难度在于三种同位素化学性质完全一致，仅存在微小中子数差异，对分离设备和工艺精度要求极高。

依托三十余年稳定同位素研发的技术积淀，核理化院科研团队从零开始建模摸索，先后推翻十几套设计方案，最终攻克设备、系统、控制三大核心技术难题，建成了具备工业化连续生产能力的量产线。此次量产的硅-28实测丰度达99.9969%，并通过中国计量院第三方认证，彻底打破了我国在超高丰度硅-28领域长达二十年的进口依赖。

此前，国内高丰度硅-28完全依赖进口，不仅售价高昂，还时常面临物流中断、结算受阻等不可控风险。自主量产后，国产硅-28售价显著低于进口产品，且核理化院已具备规模化扩产的技术条件，目前产能可满足国内科研需求。据介绍，该院已与国内多数硅基量子计算科研单位建立合作，今年下半年，基于国产超高丰度硅-28的硅基量子芯片有望公开测量结果。

超高丰度硅-28的应用覆盖三大核心赛道：量子计算是当前最迫切的需求方，硅基量子计算路线与传统半导体工艺高度兼容，未来规模化量产必须以硅-28衬底为基础；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凸显，替换高丰度硅-28可提升导热性能和载流子迁移率，或带来约一代制程的性能增益，还为国内半导体产业提供了绕开设备瓶颈的替代路径；精密计量领域，高纯硅-28制成的单晶硅球是精确测定阿伏伽德罗常数的核心材料，直接影响国际单位制中“千克”的定义，是国内多项标准物理量重测的必备基础。

从商业逻辑看，硅-28的价格将呈现分化走势：当前科研端用量小、丰度要求高，定价以支撑研发投入为主；未来进入半导体规模化应用阶段，丰度要求可适度放宽，需求量将大幅跃升，价格也会随之下降以适配工业成本。此外，核理化院已掌握12种元素、26种稳定同位素制备技术，“十五五”期间计划扩展至20种元素、30种以上产品，构建覆盖多领域的稳定同位素材料平台。

消息发布当日，资本市场迅速反应，半导体、量子科技相关概念股集体异动，但也出现了对关联标的的误读，中核科技随后发布澄清公告，说明其未涉及硅-28相关业务。业内认为，硅-28是硅基量子计算规模化发展的“入场券”，但从材料突破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时间。当前全球量子计算市场正快速增长，国内量子纠错已突破阈值，这场材料领域的突破，为我国在量子科技、高端制造等赛道的布局奠定了关键基础。