曾被卡脖子数十年，价格是纯硅的万倍，这材料终于国产量产了

近日，我国实现丰度达 99.99% 以上的硅二八同位素自主量产，不少人看完后充满疑惑：这种材料和太阳能光伏、芯片生产所用的 6N、7N、9N 超纯硅有什么区别？今天就把这事讲清楚。

别搞混！两种 “纯硅” 完全不是一个维度。不少人以为这俩是同一类提纯产物，其实不然。6N、7N 等指的是化学纯度，衡量的是硅元素与其他杂质元素的比例，比如 6N 对应 99.9999% 的纯度，就是每百万个原子里只有 1 个非硅杂质。

这类提纯的目标是去除磷、铁、铜、氧、碳等非硅元素，依靠改良西门子法、多级精馏、化学气相沉积等工艺，利用化学性质、沸点差异分离杂质，说白了就是把硅里的其他物质清理干净。

而丰度 99.99% 的硅二八，指的是同位素纯度，衡量的是硅原子内部不同核素的比例。这两种纯度根本无法直接比较谁更纯。

天然硅共有三种稳定同位素：硅二八占 92.2%，硅二九占 4.7%，硅三零占 3.1%。这三种硅的化学性质几乎一致，没法用普通的化学反应分离，只能依靠原子质量的微小差异做物理筛分，比如离心分离、激光选择性电离。

单次提纯难度远超普通超纯硅。要得到高丰度的硅二八，需要先制备高纯硅基气态化合物，送入离心设备进行同位素分离，再经过化学还原得到高纯多晶硅，最后通过浮区熔炼制成单晶硅，同时完成深度化学提纯。

这套工艺需要物理手段和化学手段深度结合，涉及精密制造、流体控制等多个高端领域的技术联动。过去全球年产能仅百公斤级，被少数国家长期封锁，整套离心分离产线投入巨大，研发周期长。

不止量子计算，这些领域都离不开它。硅二九的原子核存在自旋，相当于在晶格中埋了无数微小的随机磁铁，会产生持续的磁噪声。量子比特的状态极其脆弱，噪声会大幅缩短相干时间，让运算无法稳定进行，因此硅二九必须被极致压低。

硅二八的原子核自旋为零，不会产生本征磁噪声，将其丰度提升到 99.99% 以上，就能消除绝大多数核自旋干扰，让硅基量子比特的相干时间从微秒级提升到毫秒级甚至更高，对硅基量子计算路线价值重大。

除此之外，高丰度硅二八的热导率比天然硅高近 10%，低温下优势更明显，还可用于先进制程芯片散热、高端原子钟、导航计量基准标定等领域。

这次突破的意义远超想象。过去我国科研用的高丰度硅二八完全依赖进口，价格是普通超纯硅的数万倍，供应还随时可能被掐断。

此次自主量产不仅解决了硅基量子计算的关键材料自主可控问题，更覆盖了先进半导体、高端导航、计量基准等多个前沿领域，让我们不再在原料上受制于人。从长远看，我国稳定同位素产业将从单点突破进入链式发展阶段，为整个前沿科技领域筑牢底层材料支撑。

信息来源：

中国“纯硅”成功突破 我国攻克硅基量子芯片关键材料 财联社