Многокристальная сборка в одном модуле (flip-chip, bump-bonding с управляющим кристаллом) ic_multidie

Два сверхпроводниковых кристалла обращены друг к другу через вакуумный зазор и соединены индиевыми бампами: один несёт кубиты, другой — разводку, резонаторы, другой материал или управляющую логику — межсоединение ниже масштаба модуля, без когерентной связи, выходящей за пределы корпуса. В Sycamore использовался «индий для бамп-соединений между двумя кремниевыми пластинами» D[291]; Zuchongzhi 3.0 размещает 105 кубитов и 182 элемента связи на одном сапфировом чипе, а «все линии управления и резонаторы считывания» — на другом D[35]; Ocelot соединяет алюминиевый кристалл с переходами с танталовым кристаллом резонаторов D[80]; SEEQC устанавливает кубитный чип 5 × 5 mm на БОК-кристалл 10 × 10 mm D[304]. Корень: flip-chip-монтаж потоковых кубитов на чип считывания и управления в MIT Lincoln Laboratory в 2017 году D[754]. Это не ic_mcm, который собирает кубитные кристаллы плитками в одну решётку, и не ct_vio, который подводит линии через лицевую поверхность чипа.
Атрибуты: изготавливаемый, статический; СВЧ при милликельвинах; когерентная ошибка; сверхпроводниковая литография.

Зазор — это элемент схемы. Когерентность переживает накрывающий кристалл (cap) — соединённые потоковые кубиты сохранили T1 20.9 µs, T2,echo 24.6 µs при гальванической, ёмкостной и индуктивной связи между чипами D[754]; трансмоны при зазоре (7.8 ± 0.8) µm в среднем выше 90 µs D[755], — но частоты следуют за расстоянием: 1 µm сдвигает резонатор 6 GHz на ~2%, ~120 MHz D[755]. Поскольку f ∝ C^−1/2, накрывающий кристалл, на который приходится доля p ёмкости трансмона, сдвигает f на ≈ ½p·δd/d — при p = 0.2 и ±0.8 µm на 7.8 µm это ~50 MHz на 5 GHz S; отсюда жёсткий алюминиевый упор SEEQC, фиксирующий 10 µm D[304]. Обращённые друг к другу земляные плоскости образуют волновод из параллельных пластин с поперечными модами около c/2L ≈ 7.5 GHz на кристалле 20 mm, если только земляные бампы не сшивают их с миллиметровым шагом S.
Бампы. In на барьере TiN поверх алюминия сверхпроводящ на всём протяжении (Tc 1.1 K), средний критический ток 26.8 mA, устойчив к сдвигу и термоциклированию D[756]. Потери сидят на интерфейсах: трансмоны с гальванически осаждённым In достигают Q ≈ 10⁶ (T1 ≈ 32 µs на 5 GHz S), скорее всего ограниченные контактным слоем золота D[757]. Рассогласование (теплового расширения) нагружает бамп на сдвиг ∝ Δα·ΔT·r/h (r — расстояние от центра кристалла, h — высота бампа): нулевой для одинаковых подложек, наихудший для разнородных пар и больших кристаллов S.
Квазичастицы. Отдельный управляющий кристалл разрывает фононный путь: БОК-кристалл на бампах In достиг ошибки 1.2(1)% на клиффорд, вдесятеро лучше прежнего БОК-управления D[249]; богатые алюминием бампы SEEQC одновременно служат ловушками квазичастиц D[304].

Доминирующий член — разделение, которое допускает бамп: Zuchongzhi 3.0 распределяет тантал и алюминий между своими сапфировыми чипами, что «увеличивает время релаксации» D[35]; Ocelot размещает переходы, трансмоны, элементы связи и буферы на алюминии, а резонаторы хранения, считывания и Парселла — на тантале D[80].

Одно семейство процессов: бампы In на барьере TiN D[756], столбики 8 µm в Chalmers D[755], In на жёстком алюминиевом упоре у SEEQC D[304], гальванически осаждённый In, которому нужно золото и за который приходится платить потерями D[757]; Si–Si у Google D[291], сапфир–сапфир у USTC D[35]. Сквозные отверстия (vias) подключаются, когда линии должны выйти наружу: сверхпроводниковые TSV MIT Lincoln Laboratory размером 10 × 20 × 200 µm проводили управление и считывание в стеке на бамп-соединениях D[540]; Eagle от IBM соединяет пластину с кубитами с интерпозером, имеющим трёхуровневую разводку и сквозные отверстия в подложке C[758]. По состоянию на 2026-09-26 ни один открытый источник не называет ни поставщика соединения (bonding), ни выхода годных при термоциклировании.

Второй кристалл переносит стену разводки, а не число линий. При k линиях на кубит и c линиях на промежуток между кубитами краевая разводка решётки m × m замыкается при m = 4c/k (оценка ct_vio); поскольку N = m², удвоение c учетверяет потолок, но линии по-прежнему выходят через периметр ∝ √N — снять это могут лишь сквозные отверстия или холодное управление S. Исключение — кристалл, который сам формирует импульсы: БОК-кристалл SEEQC демультиплексирует сигналы, так что кубиты делят линии, — 2.375 nW на кубит при 1:8 против 5.5 nW для РЧ-варианта из той же статьи и 2.5 µW для крио-КМОП, причём «без доставки сигналов через бамп-соединения»: вся связь проходит через вакуумный зазор D[304]. На 10³ кубитах кристалл разводки необходим, но не достаточен; на 10⁴–10⁶ он служит подложкой для сквозных отверстий или холодной логики S.

Занимает слот 9 как альтернатива в архитектурах Решётка трансмонов с перестраиваемыми элементами связи, Бозонные кубиты в резонаторах — кошачьи кубиты и GKP (GKP — код Готтесмана–Китаева–Прескилла) и Двухрельсовые кубиты со стираниями (erasure). Он требует fab_sc («сверхпроводниковые кристаллы на бамп-соединениях»); ребро даёт не записано; в графе ic_mcm его заменяет («модуль-модуль против кристалл-кристалл»), однако оба используют один процесс бампов, а процессор из плиток может собирать в стек каждую плитку — это граница, а не замещение S. Он лежит под ct_vio: стек выходит наружу по краю, если его не пронизывают сквозные отверстия. Его несут двенадцать машин реестра (12 — как основную технологию). ✅: Sycamore-53 D[291], Zuchongzhi 3.0 D[35], Ocelot D[80], SEEQC — по его Supp. §A D[304], IBM Quantum Eagle r1-r3 C[758], WACQT quantum computer (Chalmers 25-qubit flip-chip processor; 2 900 индиевых бампов между двумя ярусами Dфакт), процессор SUSTech на четырёх двухрельсовых кубитах — кристалл кубитов, смонтированный flip-chip на кристалл-носитель D[406], — и запланированный Lithium от Alice & Bob: «кубиты на одной стороне, их соединения — на другой» Rфакт. 72-кубитный Sycamore остаётся 🔎 — в его статье не названы ни бампы, ни flip-chip, ни корпус D[602]; Tianyan-287 наследует по сходству, как процессор, «подобный Zuchongzhi 3.0» C[708], а Beryllium от Alice & Bob — как преемник Lithium, хотя источник не повторяет для него flip-chip; «методы стекирования чипов» Academia Sinica C[759] и «интегрированная flip-chip-технология» Kaveri P[760] бампов не называют; источник по Zuchongzhi 3.2 не открывался. Пробел G-multidie закрыт: все проверенные (✅) носители — их семь — документируют двухкристальный стек, каждый разделён по функции или материалу, ни один не собирает решётку из плиток; двухрельсовое размещение из журнала пробелов (ledger) подтверждает процессор SUSTech.

Когерентность под накрывающим кристаллом показана на масштабе нескольких кубитов D[754]D[755]; данных по вентилям в стеке мало: CZ (98.66 ± 0.08)% D[755], однокубитная точность до 99.9% при БОК-управлении D[304]. Бенчмарки крупных носителей скрывают корпус. Отсутствуют по состоянию на 2026-09-26: одна и та же конструкция, измеренная с накрывающим кристаллом и без него; карты зазора по кристаллу >100 кубитов в сопоставлении с ошибкой попадания в целевую частоту; непрерывность бампов при термоциклах; контрольная цифра для выигрыша по T1 у Zuchongzhi 3.0.

В аннотации Tianyan-287 корпусирование не названо, а корпусирование Zuchongzhi 3.2 не подтверждено. T1 ≈ 32 µs у Shih et al. предполагает частоту кубита 5 GHz, которой источник не приводит. Не опубликовано: выход годных бампов или отказы при термоциклах для какой-либо машины-носителя; единственное число бампов — 2 900 у процессора WACQT, чей межкристальный зазор проверен электронной микроскопией, но не приведён факт.

Деньги. По состоянию на 2026-09-26 не найдено ни одной датированной финансовой позиции с источником, относящейся именно к многокристальной сборке.

Рынок и цепочка поставок. Каждый задокументированный стек построен разработчиком своего процессора или лабораторией S. Работает на G2–G4 на трансмонной архитектуре и на G3–G4 на архитектурах кошачьих и двухрельсовых кубитов.

Интеллектуальная собственность и стандарты. Количество патентов по названной базе данных здесь не приводится; по состоянию на 2026-09-26 ни один открытый источник не называет стандарта на соединение (bonding).

Дорожные карты и послужной список. По состоянию на 2026-09-26 ни один носитель не публикует датированной вехи по корпусированию; Academia Sinica «продолжает совершенствовать методы стекирования чипов» C[759]; Kaveri нацелен на когерентность ~100 µs и ошибку ~10⁻² P[760].

Стратегическое прочтение. Задокументированные большие трансмонные решётки — Sycamore, Zuchongzhi 3.0, Eagle — ведут разводку через второй кристалл; он покупает свободу выбора материалов и разводку, а не масштаб. Ценность смещается к контролю зазора и выходу годных бампов при 10³–10⁴ бампах, а для БОК — к тому единственному второму кристаллу, который убирает линии.

Подтвердить, если до 2027-12-31 носитель с числом кубитов свыше 100 опубликует число бампов, разброс зазора и ошибку попадания в целевую частоту; понизить, если к тому сроку ни один носитель с числом кубитов свыше 100 этих чисел не опубликует. Открытые вопросы. (1) Какова непрерывность бампов за один термоцикл при 10⁴ бампах? (2) Какая часть ошибки попадания в целевую частоту у кубитов с фиксированной частотой обусловлена неоднородностью зазора? (3) Задаёт ли интерфейс бампов пол потерь около Q ≈ 10⁶? (4) Может ли БОК-кристалл под кубитами удержать свой вклад в ошибку ниже 10⁻³? (5) Сохраняют ли преемники Sycamore, Zuchongzhi 3.2 и Tianyan-287 двухкристальный стек, который выводит реестр?