【全球最先进！丰度超99.99%硅-28同位素自主量产，中核释放“韬定律”后再震撼】

6月15日，中国核工业集团下属的核工业理化工程研究院发布了一项重大的关键性突破成果，在稳定同位素富集与高纯硅制备领域，首次成功实现了丰度超过99.99%的硅-28同位素自主量产（达到99.9969%），其产品关键指标追平国际最先进水平。

这项突破将为中国硅基量子计算核心材料的自主研制，以及先进制程半导体、高端导航、更精准计量基准等前沿科技领域的高质量发展提供坚实支撑。

中核集团核理化院发韧于王承书院士当年领衔的核工业铀浓缩事业，拥有强大的浓缩丰度技术积累，现已成为中国同位素分离技术研究和装备研制的创新引领者。

核理化院利用独有的强大核技术，已经完成了多种同位素先进分离方法研究，掌握了化工工质制备、转化及纯化技术，可以提供硼、硅、锌、锗、氙、硒、碲、钨、钼、镱等12种元素的20多种同位素产品。而此次实现了丰度超过4个9的硅-28同位素，更是直接追齐了俄罗斯在规模化生产高丰度硅-28上的全球最先进水平。

这项技术突破正值我国《核技术应用产业高质量发展三年行动方案（2024—2026年）》收官之年，该方案是由国家原子能机构等12个部门于2024年10月联合发布的顶层政策文件，旨在推动核技术这一高科技产业在国民经济各领域的深度融合与高质量发展，丰度超99.99%的硅-28稳定同位素实现自主量产，正是方案中“突破稳定同位素生产技术”目标的重大体现，有力推动中国核技术应用产业正在从“点状突破”向“链式发展”跃升。

硅元素的3种稳定同位素——硅-28、硅-29和硅-30，其天然丰度分别为92.23%、4.68%和3.09%，其中硅-28作为硅的最稳定同位素，因原子核自旋为零、可极大降低量子计算中的环境噪声干扰，被誉为“世界上最纯净的硅”，尤其在以下三大领域拥有广阔的应用前景：

🔻其一，在精密计量领域，高纯硅-28可用于制作计量单位“千克”基准的硅球，用来精确测量阿伏伽德罗常数，定义千克的质量标准，推动质量计量基准的精准化发展。

🔻其二，在半导体领域，基于高纯硅-28制备的半导体器件能够显著提升导热率和性能稳定性，亦为中国芯片制造的弯道超车提供了最扎实的材料学准备。

🔻其三，在量子计算领域，天然硅中约4.7%硅-29同位素会严重破坏量子比特的相干性，导致计算失败，高纯硅-28因其原子核自旋为零的特性，可极大降低环境噪声干扰，将其从天然丰度92.23%提升至丰度超过99.99%，是制备硅基量子比特的理想材料，大幅度提升了量子比特的相干性和操控精度。

我们日常接触的硅，是天然混合了多种同位素的“杂粮米”，哪怕化学纯度拉满，依旧会存在干扰源。而硅-28，是科研团队一点点筛除了“同族杂质”、提纯丰度至99.99%的单一高纯材料，每10000个硅原子里仅有1个原子是硅-29原子或硅-30原子，剩下的全部都是硅-28，想获取如此高丰度的硅-28，不仅要精准识别极其微小的同位素差异，更要将这些微量颗粒高效汇集，从原料提纯到分离富集，每一步工艺都是在挑战物理与工程的双重极限。这种极致提纯难度极大，现阶段一克的价值达到黄金的3倍，过去完全依赖进口。

光鲜的技术成果背后，是数不清的日夜坚守。从2021年开始研制专属分离设备，到2022年搭建整套分离系统，2023年反复调试，拿到初品，在历经无数次参数优化，终于在2025年实现了稳定量产。

而硅-28在浓缩丰度上每多一个9，对于量子计算也就意味着相干时间提升1000倍以上，能将量子比特相干时间从微秒级延长至上千倍的毫秒级。

稳定同位素丰度技术不仅是支撑着前沿科技与国家安全的关键基础材料，在核医学成像、精准放疗、核安保溯源、环境追踪、基础物理研究等领域也具有不可替代的战略价值。核理化院99.99%以上丰度的硅-28实现量产，意味着在这个制备技术高度集中、壁垒极高的产业上，中国已经走上了最终的战略自主之路，几乎不可能再有任何国家和机构能够阻挡中国在量子科技、先进半导体、高端医疗装备等关键产业链上自主可控的脚步。

中国的量子计算技术已经跻身全球第一方阵，在光量子计算领域已确立世界领先地位，在超导量子计算领域则与美国等科技强国形成并跑竞争格局。而成功实现丰度超99.99%的硅-28同位素自主量产，关键指标达到国际最先进水平，攻克了硅基量子芯片的“卡脖子”材料问题，为接下来的规模化发展扫清了关键障碍。

看似颇为巧合的是，5月25日，华为公司正式发布了被命名为“韬（τ）定律”的半导体新原则，其原理核心是以“时间缩微”覆盖“逻辑缩微”，成功跳出了美西方由摩尔定律主导的“制程军备竞赛”，给严重受制于光刻机封锁瓶颈的中国半导体产业提供了全新的突围思路。

基于“韬定律”，华为已成功设计并量产了381款芯片，覆盖了千行百业的生产需求。

所以，我们可以大胆猜测，中国核工业集团核理化院在6月15日发布的丰度超99.99%的硅-28同位素自主量产技术亦可被视为将对“韬定律”提供又一个强有力的自主可控支撑力——正在给国产芯片技术在材料创新上积累强大的弯道超车势能，更何况在同位素丰度技术上，中国已经对作为战略竞争对手的美西方拥有了不对称的竞争优势。

司马平邦刮金书