Imec impulsa el desarrollo de tecnología de superconductores escalable con los primeros circuitos NbTiN del mundo y conexiones de 30 nm

Figura 1 – Imagen TDSEM y TEM de un contacto Josephson de 2ML αSi-NbTiN

Figura 2 – Imagen TEM de cables de 3ML NbTiN y pasantes

Figura 3 – Comparación de la escala de cables entre los cables de NbTiN fabricados por imec y los cables superconductores de última generación. Imagen TEM de un cable de NbTiN de 50 nm de espesor y 30 nm de ancho (insertado)

– En la conferencia «Superconductividad Aplicada» 2026, imec presenta dos innovaciones mundiales: (1) un contacto Josephson basado en nitruro de niobio-titanio (NbTiN) con tres capas metálicas (3ML), que alcanza una densidad de circuitos de 3,8 millones de transiciones por cm2; y (2) una conducción 3ML de NbTiN con hilos superconductores, cuyo ancho de línea para aplicaciones digitales superconductoras (SCD) se ha reducido a unos increíbles 30 nm.
– Estos logros amplían la versátil plataforma de investigación de imec para tecnologías superconductoras basadas en NbTiN, cuyo enfoque está en HPC y IA de próxima generación, así como en nuevas aplicaciones en lógica de control para computadoras cuánticas, fotónica y aplicaciones neuromórficas.
– La plataforma de investigación de imec para tecnologías superconductoras se basa en un proceso de 300 mm, compatible con procesos CMOS, e incluye la optimización conjunta de tecnologías y procesos, componentes, circuitos integrados, así como métricas de arquitectura y sistema.
– «Estamos listos para llevar nuestra tecnología de superconductores NbTiN al siguiente nivel y, junto con socios industriales, lanzar un programa innovador para electrónica digital superconductora dirigido a fundiciones, hyperscalers y fabricantes de sistemas.» – Richard Rouse, imec.

A principios de septiembre de 2026, imec, un centro de investigación y desarrollo líder mundial en tecnologías avanzadas de semiconductores, presentó en la «Applied Superconductivity Conference (ASC) 2026» un circuito basado en contacto Josephson de nitruro de titanio de niobio (NbTiN) con tres capas metálicas (3ML), que alcanza una densidad de circuitos de 3,8 millones de transiciones por cm2 – una primicia mundial. Además, se demostró una conducción 3ML de NbTiN con hilos superconductores, cuyo ancho de línea se ha reducido a unos insuperables 30 nm. Estos resultados fortalecen la plataforma de investigación versátil basada en NbTiN de imec para tecnologías superconductoras, destinada a aplicaciones de HPC y IA de próxima generación, y disponible para proyectos conjuntos de investigación y desarrollo con socios industriales. El programa de imec para circuitos digitales superconductores se basa en tecnología de proceso compatible con CMOS, diseño, así como en integración heterogénea 2,5D y 3D. Además de aplicaciones en HPC y IA, el programa contempla también aplicaciones en lógica de control para computadoras cuánticas, fotónica y cálculo neuromórfico.

La tecnología de superconductores promete satisfacer las crecientes demandas en el ámbito del cálculo de alto rendimiento (HPC) y los aceleradores de cálculo para inteligencia artificial (IA). Tiene el potencial de superar claramente a la tecnología CMOS más moderna en eficiencia energética (100 veces), densidad de cálculo (1.000 veces) y ancho de banda de transmisión (1.000 veces). En la etapa frontal de los componentes, la tecnología superconductora utiliza la lógica rápida y eficiente en energía que ofrecen los circuitos Josephson. En la etapa trasera, las conexiones superconductoras proporcionan una resistencia eléctrica nula, permitiendo la transferencia de datos con pérdidas extremas de energía y señal.

Sin embargo, a la tecnología superconductora convencional basada en niobio (Nb) le falta la escalabilidad necesaria para aprovechar completamente su potencial y abrir camino a nuevas áreas de aplicación. imec aborda el problema de la escalabilidad con una plataforma de investigación versátil para tecnología superconductora basada en NbTiN, que se basa en procesos compatibles con CMOS de 300 mm. Los desarrollos se orientan a la optimización conjunta de tecnologías y procesos, componentes, circuitos integrados, así como métricas de arquitectura y sistema.

En la ASC 2026, imec presenta circuitos Josephson basados en NbTiN/aSi/NbTiN con hasta tres capas metálicas (MLs). Se alcanzan diámetros de transición de solo 150 nm, lo que permite una densidad de circuitos de 3,8 millones de transiciones por cm2. Además, se demuestran tres capas de conductores NbTiN de alta densidad y bajo pérdida (hilos y vías), que pueden usarse para integrar inductancias, líneas de transmisión pasivas, planos de masa y resonadores de reloj o potencia. Las líneas metálicas de NbTiN se han reducido a un ancho de línea de 30 nm, aproximadamente diez veces menor que lo que se puede lograr con la tecnología convencional basada en Nb. Tanto en los circuitos Josephson como en las conexiones, las propiedades superconductoras (es decir, la densidad de corriente crítica (Jc) o la corriente crítica (Ic)) pueden ajustarse de forma controlada para cubrir una amplia gama de aplicaciones objetivo.

Richard Rouse, director del programa de componentes superconductores en imec: «Con nuestro programa para componentes digitales superconductores, nos dirigimos a fundiciones, hyperscalers y fabricantes de sistemas para llevar nuestra tecnología de superconductores NbTiN al siguiente nivel. Hemos estructurado nuestro programa en tres pilares: (1) tecnología de proceso, (2) diseño y soporte EDA, y (3) escalado a nivel de sistema con énfasis en integración 2,5D y 3D, centrado en la integración conjunta de componentes superconductores con otras tecnologías. Este enfoque heterogéneo abre posibilidades más allá del HPC y la IA, incluyendo control y lectura de qubits, cálculo neuromórfico y detección de fotones individuales de alta resolución, que apoyan aplicaciones en aeroespacial y biomedicina.»