本周2026年應用超導會議（Applied Superconductivity Conference）上，比利時微電子研究中心（imec）展示一款包含三層金屬層（3ML）的氮化鈮鈦（NbTiN）約瑟夫森接面電路，每平方公分的接面數量多達380萬個—世界首見的超高電路設計密度。另運用線寬為30奈米的超導電線展示3ML氮化鈮鈦佈線，達到空前的線寬微縮化。
imec表示，這些成果強化了為新一代高效能運算與AI應用所建立的通用氮化鈮鈦超導技術研究平台，提供業界夥伴合作研發的機會。imec超導數位技術研究計畫框架鎖定與CMOS相容的製程技術、設計以及2.5D和3D異質整合。除了高效能運算和AI應用，該計畫也預期用於量子運算控制邏輯、矽光子與類神經運算領域。
imec指出，超導技術可望解決對高效能運算和AI運算加速器不斷增長的需求。其能源效率（提升100倍）、運算密度（提升1000倍）與廣播頻寬（提升1000倍）有機會大幅超越先進的CMOS技術。在元件前端，超導技術受益於約瑟夫森接面電路所提供的高速、低能耗邏輯元件。在後端，超導內連可以達到零電阻，在極低的能耗與訊號損耗下傳輸資料。
不過傳統的鈮（Nb）基超導技術缺乏可擴充性，因此難以完全發揮其技術潛能，也無法導入其他的應用領域。imec聚焦採用12吋CMOS相容製程的通用氮化鈮鈦超導技術研究平台之可擴充性問題。研發內容針對多項技術和製程、元件與積體電路進行協同優化，同時鎖定架構與系統級性能指標。
2026年應用超導會議（Applied Superconductivity Conference）上，imec發表包含多達三層金屬層（metal level，簡稱為ML）的氮化鈮鈦／a矽／氮化鈮鈦約瑟夫森接面電路。接面直徑最小達到150奈米，實現每平方公分多達380萬個接面的電路設計密度。
另展示了三層高密度且低損耗的氮化鈮鈦佈線（電線及通孔），這些佈線可用來整合感應器、被動傳輸線、接地面，以及時脈和功率共振器。這些氮化鈮鈦金屬導線的線寬成功微縮到30奈米，與傳統鈮基技術相較，尺寸小了約10倍。針對約瑟夫森接面電路與內連，其超導性能（分別為臨界電流密度Jc及臨界電流Ic）可以根據多種目標應用進行調控。
imec超導元件研究計畫主持人Richard Rouse表示，透過imec超導數位技術研究計畫，我們目前聚焦晶圓代工廠、超大規模資料中心以及系統廠商，目標是推動這項氮化鈮鈦超導技術邁向下一步。
當前已經鎖定三大方向來設計這項計畫的架構：（1）製程技術，（2）設計與電子設計自動化（EDA）賦能，以及（3）2.5與3D整合應用的系統級微縮技術，以因應超導元件與其他技術共整合的需求。這套異質方法提供除了高效能運算與AI以外的發展機會，包含量子運算控制與讀取電路、類神經運算，以及高解析度單光子偵測技術，支援太空與生醫等應用。
(首圖來源：imec 提供)
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