El CSIC abre en Barcelona la mayor infraestructura española para fabricar chips cuánticos

El Consejo Superior de Investigaciones Científicas ha inaugurado el Área de Nanofabricación Cuántica de la Sala Blanca del Instituto de Microelectrónica de Barcelona. La nueva instalación está preparada para fabricar y analizar estructuras, dispositivos y circuitos a escala nanométrica destinados a tecnologías cuánticas y microelectrónica avanzada. El CSIC la presenta como la mayor infraestructura española de investigación de este tipo.

La remodelación ha recibido una inversión superior a 6 millones de euros. Los fondos proceden del PERTE Chip y del Plan Complementario de Comunicaciones Cuánticas, con financiación europea de Next Generation EU. El equipamiento estará disponible para la comunidad científica y tecnológica nacional e internacional, incluidas empresas que necesiten desarrollar o validar prototipos sin disponer de una sala blanca propia.

El sistema de litografía electrónica más avanzado instalado en España

La pieza principal del área es un sistema de litografía por haz de electrones EBPG 5150Plus. Esta técnica utiliza un haz de electrones para dibujar directamente patrones extremadamente pequeños sobre un material preparado para el proceso. Permite trabajar con geometrías que resultarían difíciles de obtener mediante métodos ópticos convencionales y resulta útil en el desarrollo de circuitos cuánticos, componentes fotónicos y sensores.

El fabricante Raith especifica para esta familia una columna de 100 kV, corrientes de haz de hasta 350 nA y litografía con resolución inferior a 5 nanómetros. También admite exposiciones automatizadas de obleas y varias muestras, con cambios de parámetros y procesos de calibración automáticos.

La instalación incorpora microscopios SEM/EBL y un microscopio de fuerza atómica, conocido como AFM. Estos equipos permiten inspeccionar las estructuras durante las distintas fases de fabricación y medir sus características a escala nanométrica. La capacidad de crear los patrones y comprobar el resultado dentro de la misma infraestructura reduce la dependencia de laboratorios externos durante las iteraciones de un prototipo.

Una fábrica de prototipos para investigación y empresas

El nuevo espacio no debe confundirse con una planta comercial dedicada a producir grandes volúmenes de semiconductores. Su función es facilitar investigación, desarrollo, caracterización y prototipado avanzado. Los usuarios podrán probar materiales, procesos y diseños antes de plantear una fabricación más amplia. Este acceso compartido cobra especial importancia en el campo cuántico, donde el coste del equipamiento y las condiciones de trabajo dificultan que cada grupo mantenga una línea propia.

El área forma parte de la Sala Blanca de Micro y Nanofabricación del IMB-CNM y de la Infraestructura Científica y Técnica Singular Micronanofabs. El instituto acumula cuatro décadas de trabajo en diseño y fabricación microelectrónica.

El proyecto tendrá una segunda fase. El CSIC explica que durante los próximos meses comenzará otra ampliación financiada mediante la convocatoria Singulars Institucionals, el Departamento de Investigación y Universidades de la Generalitat de Cataluña y el programa FEDER de Cataluña 2021-2027. La institución no ha detallado todavía qué nuevos equipos se incorporarán ni el calendario completo de esa actuación.

Del diseño de un dispositivo a su posible uso industrial

La disponibilidad para investigadores y empresas intenta cubrir uno de los pasos más difíciles de la transferencia tecnológica: convertir un diseño experimental en un dispositivo que pueda fabricarse, medirse y repetir sus resultados. En tecnologías cuánticas, una variación mínima durante la fabricación puede alterar el comportamiento del componente. Disponer de litografía y metrología de alta precisión en una instalación accesible permite comparar procesos y corregir diseños antes de avanzar hacia otra escala.

El CSIC relaciona esta capacidad con futuras aplicaciones en computación cuántica, comunicaciones seguras, sensores, energía y dispositivos médicos.

También complementa otras iniciativas cuánticas desarrolladas en España. El Barcelona Supercomputing Center alberga sistemas cuánticos integrados con MareNostrum 5, mientras que el IMB-CNM se concentra aquí en la fabricación y caracterización de los dispositivos. Son tareas diferentes dentro de la misma cadena tecnológica: una infraestructura ejecuta cargas de trabajo y la otra permite investigar cómo construir componentes.

QuARC-CSIC coordinará 36 grupos de investigación

La inauguración se encuadra en la Estrategia de Ciencia y Tecnologías Cuánticas presentada por el CSIC. Dentro de ella se ha creado QuARC-CSIC, el Centro de Ciencia y Tecnologías Cuánticas que reunirá capacidades repartidas por distintos centros. Su sede física estará en Madrid, aunque trabajará con institutos de otras comunidades, incluido el IMB-CNM.

QuARC-CSIC se apoyará en la Plataforma Temática Interdisciplinar QTEP-CSIC, que agrupa a 36 grupos de investigación pertenecientes a 21 institutos distribuidos en nueve comunidades autónomas. Sus objetivos incluyen abrir líneas de trabajo, coordinar colaboraciones nacionales e internacionales, facilitar la transferencia tecnológica y apoyar la creación de empresas.

La nueva área de Barcelona aporta a esa estructura una capacidad física concreta: fabricar y medir dispositivos con precisión nanométrica dentro de España. Tras la inversión superior a 6 millones de euros, el siguiente dato relevante será el número de proyectos públicos y privados que utilicen la instalación y los prototipos que consigan superar la fase de laboratorio.

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