[디지털데일리 김문기 기자] “이것이 300mm 웨이퍼에서 제조된 양자 기반 실리콘 스핀 12큐비트 디바이스다.”

팻 겔싱어 인텔 CEO는 20일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이(San Jose)에서 열린 연례 개발자 행사 인텔 이노베이션 2023에서 최근 연구 커뮤니티에 공개한 300mm 웨이퍼 기반 최초의 실리콘 스핀 큐비트 디바이스 ‘터널 폴스’ 실물을 직접 공개했다.

터널 폴스는 D1 제조 시설의 300밀리미터 웨이퍼에서 제조된다. 12큐비트 소자는 극자외선(EUV), 게이트 및 접촉 처리 기술 등 인텔의 최첨단 트랜지스터 산업 제조 역량을 활용한다. 실리콘 스핀 큐비트에서 정보(0/1)는 단일 전자의 스핀(위/아래)에 인코딩된다. 각 큐비트 장치는 본질적으로 단일 전자 트랜지스터이므로 인텔은 표준 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 논리 공정 라인에서 사용되는 것과 유사한 흐름을 사용해 이를 제조할 수 있다.

겔싱어 CEO는 “양자컴퓨터는 대형 슈퍼컴퓨터보다 기하급수적으로 더 빠른 속도를 보유할 수 있는 잠재력을 갖추고 있다”라며, “상용 양자컴퓨팅은 아직 10~15년가량 더 걸릴 수 있지만 인텔은 양자 하드웨어에 대해 독특하고 실용적인 접근방식을 취하며 연구를 진행하고 있다”라고 말했다.

이어, “우리는 최첨단 논리 기술을 개발할 때와 동일한 프로세스 라인을 사용해 큐비트를 만드는 유일한 회사”라고 자신했다.

인텔은 실리콘 스핀 큐비트가 최첨단 트랜지스터와의 시너지 효과로 인해 다른 큐비트 기술보다 우수하다고 믿는다. 트랜지스터 크기인 실리콘 스핀 큐비트는 약 50나노미터 정사각형의 다른 큐비트 유형보다 최대 백만 배 작기 때문에 효율적으로 확장할 수 있다. 그는 “인텔18A 라인에 사용된 것과 동일한 EUV와 다른 툴 등으로 제작됐으며 다른 큐비트 유형보다 100만배 더 작다”고 강조했다.

인텔이 첨단 CMOS 제조 라인을 활용하면 혁신적인 공정 제어 기술을 사용해 수율과 성능을 구현할 수 있다. 예를 들어, 터널 폴스 12큐비트 디바이스는 웨이퍼 전체에 걸쳐 95%의 수율과 CMOS 논리 공정과 유사한 전압 균일성을 제공한다. 각 웨이퍼는 2만4000개 이상의 퀀텀닷 디바이스를 제공한다. 이러한 12-도트 칩은 대학이나 연구소의 시스템 운영 방식에 따라 4~12개의 큐비트를 형성할 수 있으며, 이를 분리해 동시에 연산에 사용할 수 있다.

인텔은 터널 폴스의 성능을 개선하고 인텔 퀀텀 소프트웨어 개발 키트(SDK)를 통해 전체 퀀텀 스택에 통합하기 위해 노력하고 있다. 인텔은 터널 폴스를 기반으로 한 차세대 양자 칩을 개발 중이다.

겔싱어 CEO는 “인텔 양자 SDK는 올해 초 인텔 개발자 클라우드에 출시됐다”라며, “개발자에게 시뮬레이션해 양자에 대한 실습 경험 프로그래밍 애플리케이션을 제공하고 있다”고 말했다.