整合與封裝
銦凸塊接合
銦凸塊接合是把兩塊量子晶片面對面物理連接在一起的製程:在兩塊晶片之間壓上一排排微小的銦凸塊。每個凸塊都是一顆柔軟的金屬小點,往往只有幾十微米寬,沉積在兩塊晶片上彼此對應的焊墊上。當兩塊晶片被壓合時,這些凸塊會變形並焊接成一根金屬柱,既把晶片固定住,又能跨越縫隙傳遞電訊號。
選銦有一個具體的原因:即使被冷卻到絕對零度以上僅幾千分之一度(也就是超導量子位元工作的溫度),銦仍然保持柔軟和延展性。大多數金屬在低溫下會變脆,會在漫長的降溫過程中開裂,而銦仍然能夠繼續形變,所以凸塊不會損壞。低溫下銦還會變成超導體,這意味著一個凸塊可以以極低的損耗承載控制或讀取訊號,或者提供一條乾淨的接地連接。
在覆晶量子處理器中,這是支撐整個架構的實際連接。一塊晶片承載量子位元,另一塊承載佈線和讀取線路;銦凸塊把這兩層連接起來,同時在它們之間留出一道受控的空氣間隙。要讓數百個凸塊高度一致、落在正確的位置上、並且全部可靠接合,是很困難的;在如今這些又小又嘈雜的元件上,凸塊的均勻性、對準和良率都是正在攻關的工程難題。
two chips + bump array (~10-50 um pitch) -> press -> cold-welded columns: mechanical hold + superconducting signal path
示意流程:兩塊晶片上的凸塊對準後壓合成焊接柱,既固定晶片又傳遞訊號。
銦的熔點相當低,質地又軟到能在壓力下冷焊,所以很多接合無需高溫就能完成。正是這種讓凸塊能挺過降溫的柔軟,也讓它們在組裝時容易被壓偏或錯位,這也是良率成為真正挑戰的原因之一。
又稱
另見