Candies Silicon · Atomic
Candies AtomOne
全球首款原子级精度处理器，逐原子构建计算基底
- 0.05 nm 精度
- 10⁸ 原子阵列
- 室温量子效应
- 99.999% 准确率
核心指标
0
nm 原子放置精度
0+
原子阵列规模
0
% 放置准确率
0
量子隧穿工作温度
Atomic Precision
原子级制造规格
STM 阵列、量子输运、芯片集成与软件栈完整参数。
原子制造核心
| 制造工具 | 1024 针尖 STM 阵列，并行原子操作 |
|---|---|
| 放置精度 | 0.05 nm（亚埃级，晶格常数 1/5） |
| 放置速度 | 10⁶ 原子/秒（1024 针尖并行） |
| 阵列规模 | 10⁸ 单原子晶体管/300mm 晶圆 |
| 准确率 | 99.999%（AI 辅助缺陷检测与自修复） |
量子输运特性
| 工作温度 | 室温（300 K），无需制冷 |
|---|---|
| 量子隧穿 | 室温可编程隧穿结，开关比 >10⁶ |
| 库仑阻塞 | 单电子开关，充电能 ~100 meV（远超 kT） |
| 自旋量子比特 | 磷-31 核自旋，室温相干 >1 秒 |
| 功耗 | 0.001 pJ/开关（比 CMOS 低 10000×） |
芯片集成
| 互连 | 原子级精度纳米线，铜替代为石墨烯/碳纳米管 |
|---|---|
| 封装 | 真空封装 + 原子级平整度保护层 |
| I/O 接口 | 超导微波/光子互连（量子态读出） |
| 良率 | >99.9%（冗余设计 + 自修复） |
软件与编程模型
| 编程语言 | AtomLang——原子级硬件描述语言 |
|---|---|
| 编译器 | 量子-经典混合编译器，自动分配经典/量子逻辑 |
| 仿真器 | 原子级精度量子输运仿真（NEGF + DFT） |
| SDK | Candies Atomic SDK，Python/C++ API |
Atomic Computing
原子级计算技术
原子级精度制造、单原子晶体管、扫描隧道显微镜操控、原子尺度量子效应与原子阵列量子模拟器等技术模块说明。
STM 原子操控
核心扫描隧道显微镜的原子级操纵技术
原子拾取与放置
通过针尖-原子相互作用，逐个移动表面原子
原子级光刻
氢钝化硅表面的选择性去钝化，定义纳米结构
实时成像反馈
STM 成像实时监控操控过程，确保放置精度
单原子晶体管
前沿以单个原子作为导电通道的终极晶体管
磷原子嵌入
磷原子精确放置在硅晶格的替代位
库仑阻塞
单电子隧穿效应实现量子化电导
室温工作
最新进展实现室温下的单原子晶体管操作
原子阵列量子模拟
光镊阵列中的中性原子量子模拟器
光镊阵列
聚焦激光束逐个捕获和排列中性原子
里德堡相互作用
激发到里德堡态实现长程可控相互作用
量子纠错
利用原子阵列实现表面码量子纠错
Performance
原子级计算性能
与 CMOS 及学术前沿的精度、规模、功耗对比。
单原子放置精度
精度提升 10×Candies0.05 nm学术 STM0.5 nm阵列制造规模
规模提升 10⁵×Candies10⁸ 单原子晶体管学术前沿10³ 单原子晶体管室温开关功耗
降低 1000×Candies0.001 pJ/开关CMOS 3nm1 pJ/开关室温量子比特相干时间
10000× 更长Candies>1 秒超导量子比特0.0001 秒
Atomic Architecture
Candies AtomOne 原子级架构
AtomOne 采用自下而上的原子级精度制造流程：1024 针尖 STM 阵列在超高真空环境中逐原子放置磷掺杂原子，应变硅工程增强量子限域效应，石墨烯纳米线互连形成完整电路，超导微波读出接口连接外部系统。
STM 阵列制造
1024 针尖并行 STM 阵列，0.05 nm 精度逐原子放置磷掺杂原子，10⁶ 原子/秒产能，AI 实时缺陷检测与自修复。
量子限域工程
应变硅增强量子限域效应，使量子能级间距远大于室温热涨落（kT ≈ 26 meV），实现室温量子隧穿和库仑阻塞。
纳米互连与读出
石墨烯/碳纳米管纳米线互连替代铜导线，超导微波接口实现量子态读出，支持经典-量子混合逻辑。
Core Technologies
原子级计算核心技术
从 STM 阵列并行制造到室温量子效应，突破物理极限。
STM 阵列 · 原子级制造
1024 针尖 STM 阵列并行操作，0.05 nm 精度逐原子放置掺杂原子，突破传统光刻的物理极限，实现真正的原子级精度制造。
单原子晶体管 · 室温量子
单个磷原子嵌入硅晶格作为导电通道，室温下实现量子隧穿和库仑阻塞效应，功耗比 CMOS 低 10000 倍。
原子阵列量子模拟器
10⁸ 级原子阵列可编程配置为量子多体系统模拟器，室温下研究量子磁性、拓扑物态和量子相变，无需稀释制冷机。
AI 辅助自修复制造
实时 STM 成像 + AI 缺陷检测，自动识别并补充缺失原子，99.999% 良率，不合格晶体管通过冗余设计自动旁路。
Applications
应用场景
量子模拟、后 CMOS 逻辑与超灵敏传感三大应用域。
量子模拟与化学
室温量子化学
复杂分子电子结构模拟，无需制冷。
量子材料设计
拓扑物态/超导配对机制原子级模拟。
催化机理
酶催化反应路径量子模拟，工业催化剂优化。
量子相变
原子阵列模拟量子磁性和拓扑相变。
后 CMOS 逻辑
超低功耗处理器
单原子晶体管，0.001 pJ/开关，突破功耗墙。
单电子逻辑
库仑阻塞实现单电子开关，终极缩放极限。
自旋电子学
室温自旋量子比特，自旋-轨道耦合逻辑门。
可重构逻辑
原子级精度可编程逻辑阵列，硬件级重配置。
超灵敏传感
单分子检测
库仑阻塞传感器检测单个分子吸附事件。
痕量分析
爆炸物/毒品/生化武器 ppt 级痕量检测。
量子计量
基于单原子量子态的计量标准（电流/电压）。
引力传感
原子干涉仪芯片级重力/梯度测量。
Case Studies
应用案例
从室温量子化学到单原子传感器，AtomOne 的产业突破。
制药/材料
室温量子化学模拟
AtomOne 的 10⁸ 原子阵列配置为量子化学模拟器，室温下模拟复杂分子（如 FeMoco）的电子结构，无需稀释制冷机，成本降低 100 倍。
改进前
超导量子比特，需 10 mK 制冷，运行成本极高
改进后
AtomOne 室温量子模拟，同等精度，成本 ↓100×
- 运行成本 ↓ 99%
- 可及性 室温运行
国防/安检
单原子超灵敏传感器
利用单原子晶体管的库仑阻塞效应，检测单个分子的吸附/脱附事件，灵敏度比现有技术高 6 个数量级，用于爆炸物/生化武器痕量检测。
改进前
质谱仪，体积大，灵敏度 ppb 级
改进后
AtomOne 芯片级传感器，灵敏度单分子级
- 灵敏度 ↑ 10⁶×
- 体积 芯片级
半导体制造
后 CMOS 逻辑芯片
AtomOne 制造的单原子晶体管阵列替代传统 CMOS，在同等面积下实现 10000 倍功耗降低，为后摩尔时代提供可行路径。
改进前
CMOS 3nm，功耗墙限制性能提升
改进后
AtomOne 单原子晶体管，功耗 ↓10000×
- 功耗 ↓ 99.99%
- 等效缩放 sub-0.1nm
Comparison
与传统制造对比
与 EUV 光刻及学术 STM 的精度、规模、温度对比。
| 指标 | Candies Semiconductor | 传统方案 |
|---|---|---|
| 制造精度 | 0.05 nm（亚埃级） | EUV 光刻: ~13.5 nm / 学术 STM: ~0.5 nm |
| 阵列规模 | 10⁸ 单原子晶体管/晶圆 | 学术: ~10³ / 无商用方案 |
| 工作温度 | 室温（300 K） | 量子比特: ~10 mK / 学术单原子: ~4 K |
| 开关功耗 | 0.001 pJ | CMOS 3nm: ~1 pJ / CMOS 28nm: ~10 pJ |
| 放置准确率 | 99.999% | 学术: ~99% / 无大规模验证 |
| 量子比特室温相干 | >1 秒 | 超导: ~100 μs / 离子阱: ~1 s（均需制冷） |
FAQ
常见问题
原子级精度制造的物理原理与工程可行性。