中核集团实现 99.99% 高纯度硅 - 28 同位素量产，补齐硅基量子芯片核心原料短板

发布时间：2026-06-16

一、官方发布核心信息2026 年 6 月 15 日，中核集团通过央视新闻、新华网、科技日报等官方媒体正式对外公布重大材料攻关成果：旗下核工业理化工程研究院完成丰度 99.99% 以上硅 - 28 稳定同位素工业化公斤级量产，全部产品关键参数对标国际顶尖标准，彻底打破海外少数国家长期垄断高丰度硅同位素分离制备技术的局面，填补国内产业链空白新华网。实验室提纯设备硅-28成品气瓶该项目由核理化

一、官方发布核心信息

2026 年 6 月 15 日，中核集团通过央视新闻、新华网、科技日报等官方媒体正式对外公布重大材料攻关成果：旗下核工业理化工程研究院完成丰度 99.99% 以上硅 - 28 稳定同位素工业化公斤级量产，全部产品关键参数对标国际顶尖标准，彻底打破海外少数国家长期垄断高丰度硅同位素分离制备技术的局面，填补国内产业链空白新华网。
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实验室提纯设备
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硅-28成品气瓶
该项目由核理化院稳定同位素专项团队历时四年全链条攻关完成，依托国内自主同位素分离工艺，无需依赖海外提纯设备与工艺包，实现从原料预处理、多级分离富集、高纯封装全流程国产化可控，同时该院已具备钼、碲、镍等 12 种元素 26 类稳定同位素规模化生产能力，完善国内稳定同位素产业底座。

二、硅 - 28 材料底层原理与行业刚需

天然硅原料天然包含三种同位素：硅 - 28 占 92.2%、硅 - 29、硅 - 30 少量共存。其中硅 - 28 原子核自旋为零，不会产生自旋噪声；而硅 - 29 自带自旋，会持续干扰量子比特运行，大幅缩短量子相干时间、降低量子计算保真度。
行业标准下，普通天然硅完全无法用于高性能硅基量子芯片，必须将硅 - 28 丰度提纯至 99.99% 以上，才能最大限度消除基底噪声，因此超高丰度硅 - 28 被业内称作 “世界上最纯净的硅”，是硅自旋量子芯片唯一刚需衬底材料。
提纯工艺并非化学反应转化同位素，而是依靠高精度分离设备，如同筛豆子一般，依据三种硅同位素微小质量差分层富集，分离难度极高，微观质量差异极难区分，整套工艺同时挑战物理极限与大型工程制造能力，长期被海外封锁技术与成品供货渠道。

三、技术突破带来的核心产业价值

  1. 硅基量子计算领域（核心应用）
    采用 99.99% 硅 - 28 晶圆作为芯片基底，可将量子比特相干时间提升三个数量级，量子门操控保真度突破 99% 容错阈值，解决国产硅量子芯片长期存在的 “噪声高、比特寿命短” 痛点。
    硅基路线可直接复用现有成熟 CMOS 半导体产线，相比超导、离子阱量子芯片，集成度更高、量产成本更低，是最容易落地规模化商用的量子技术路线；本次高纯硅量产直接解决行业 “无高端基底” 的卡脖子难题，中科院院士俞大鹏评价，该成果彻底化解硅基量子计算 “无米之炊” 困境，为百比特、千比特国产硅量子计算机研发铺平道路。
  2. 先进半导体与航天导航配套
    超高纯硅 - 28 可用于超高精度标准计量基准芯片、卫星高精度导航专用芯片，降低器件信号漂移，提升航天设备长期稳定运行能力；同时适配下一代极低噪声先进制程半导体元器件研发。
  3. 多领域战略延伸价值
    高丰度稳定同位素除芯片外，还覆盖核医学精准放疗、环境污染物溯源、核安保追踪、基础物理前沿实验等关键领域，本次量产同步完善国内高端同位素自主供给体系，减少各前沿领域对外原料依赖。

四、行业专家权威解读

  1. 中国工程院院士雷增光：高丰度硅 - 28 量产不只是单一分离技术突破，而是完整产业链补齐，从分离设备、工艺配方、量产封装全部自主可控，对我国量子科技、高端半导体产业具备里程碑意义，为 “十五五” 前沿芯片布局提供核心材料保障。
  2. 核工业理化工程研究院院长姜宏民：团队攻克多级连续富集、微量杂质深度去除、高纯真空封装多项卡脖子工艺，现已具备稳定批量供货能力，可面向国内量子芯片企业、科研院所持续供应合格硅 - 28 成品，后续将持续扩产、优化提纯成本，推动材料商业化普及。
  3. 稳定同位素技术研发中心副总经理蔡伟：传统经典计算机仅能处理 0/1 二元信号，量子计算依靠叠加、纠缠实现指数级算力提升，在气象模拟、新药分子仿真、密码破解等场景具备颠覆性优势，而硅基路线产业化快慢完全由高纯硅基底供给能力决定，本次量产将加速国内量子算力落地节奏。

五、产业战略意义总结

此前全球仅少数西方国家掌握 99.99% 丰度硅 - 28 规模化生产能力，成品出口存在严格限制，国内量子芯片研发长期面临原料采购周期长、供应不稳定、价格高昂等问题。
本次中核集团量产落地，标志我国建成全球第二条自主可控高丰度硅同位素产线，打通硅基量子芯片上游最核心材料环节，构建起从同位素提纯、晶圆制造、量子芯片设计制造的全自主产业链雏形，大幅降低国内量子计算产业发展外部风险，同时带动稳定同位素高端装备、精密分离工程配套产业同步发展。

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