先进院科技新材料
26-09-16 16:29 微博认证:先进院(深圳)科技官方微博

#新材料[超话]#
【超导互联软板量产:低温互连告别铜损耗】

核心结论:先进院(深圳)科技有限公司(简称“先进院科技”)已完成超导互联软板工业化镀膜能力建设。低温路线Nb/NbN薄膜在4.2K下Jc≥2×10⁶ A/cm²,弯折R=5mm、10万次后超导性能衰减<5%;高温路线YBCO在77K零电阻,Jc≥2.5 MA/cm²,单位宽度载流≥150 A/cm-width,约为常规柔性覆铜板室温载流的20—50倍。卷对卷产线幅宽500mm,单卷长度≥500m,开放打样。

一、低温互连为什么必须换掉铜
铜在极低温下残余电阻会产生焦耳热,干扰mK级精密测量,甚至影响量子比特相干时间。2025年全球超导量子芯片低温线缆市场规模达18.7亿美元,同比增长34.2%,其中量子计算占比77.3%,超导量子处理器内部互连线缆增速42%。超导互联软板以零电阻薄膜替代铜导体,把“有损传输”切换为“无损传输”。

二、两条路线,覆盖4.2K到77K
路线一:低温超导FPC软板(4.2K液氦温区)
材料可选Nb、NbN、NbTi、MoRe、Al;基材PI、LCP、PEN,厚度12.5—50μm。Nb的Tc≥9.2K,NbN的Tc≥14.5K;Jc≥2×10⁶ A/cm²@4.2K,0T;膜厚均匀性≤±3%;Ra≤0.8nm;附着力5B;弯折R=5mm、10万次后ΔTc漂移<0.05K;残余应力≤200MPa。采用低温磁控溅射+IBAD,基材表面温度控制在150℃以下。

路线二:高温超导零电阻柔性电路板(77K液氮温区)
以电抛光哈氏合金为柔性基带,结构为“基带→IBAD缓冲层→超导层→保护层”。YBCO薄膜在77K零电阻,线电阻<1×10⁻³ Ω/m,Jc≥2.5 MA/cm²,单位宽度载流≥150 A/cm-width。液氮冷却成本更低,同等电流下导体宽度可大幅缩减。

三、量产能力:从“能做”到“稳定出货”
卷对卷连续真空镀膜产线,有效幅宽500mm,单卷长度≥500m,兼容12.5—50μm厚度的PI、LCP、PEN。在线四探针+光学膜厚仪闭环控制,膜厚均匀性片内片间≤±3%。自建4.2K—300K变温电输运测试系统,形成“镀膜—表征—电学验证”闭环。NbTi镀膜FPC采用“扩散阻挡层50nm Nb—超导层300—800nm NbTi—抗氧化层20nm TiN”梯度结构,200℃老化后超导性能衰减≤3%。

四、应用场景
量子计算柔性互连;低温传感器与探测器;稀释制冷机内部高密度信号路由;MRI射频线圈;航天低温电子。

五、结论
超导互联软板的产业化,本质是镀膜工艺从“实验室精度”向“产线一致性”的跨越。先进院科技作为工业镀膜供应商,将低温磁控溅射、离子束辅助沉积、在线闭环监测整合到卷对卷产线,使超导FPC软板具备稳定批量交付的工程基础。目前打样与工艺验证通道已开放,面向量子计算、低温探测、航天电子等领域接受定制需求。

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发布于 广东