Universal Quantum, 200mm 웨이퍼 기반 iQPU 아키텍처 공개…온칩 집적으로 이온트랩 배선 병목 해소

이온트랩의 구조적 딜레마: 배선 벽

이온트랩 방식은 원자 고유의 균질성과 긴 결맞음 시간 덕분에 높은 게이트 충실도를 확보하기 유리하다. 그러나 수십 큐비트를 초과하면 각 이온 사이트에 개별 무선주파수(RF)·직류(DC)·레이저 채널을 외부에서 연결해야 하는 물리적 한계에 직면한다. 이 문제는 업계에서 흔히 '배선 벽(wiring wall)'으로 불린다. Universal Quantum의 iQPU는 전하결합소자형 양자회로(QCCD) 레이아웃에 초저잡음 제어 전자회로를 온칩으로 통합해 이 병목을 칩 내부로 흡수한다. 이온을 기판 위에서 동적으로 이동시켜 큐비트 위치마다 별도 광학 경로 없이 게이트를 실행하는 방식이다.

제조 사양: 파운드리 호환 양산 체계

iQPU의 제조 방식은 400mm²를 초과하는 활성 연산 면적을 상업용 200mm 웨이퍼 라인에서 생산한다는 점이 핵심이다. 표준 반도체 장비를 그대로 활용함으로써 수율 재현성을 높이고 단위 원가를 낮출 수 있다. 실험실 맞춤 조립 방식에서 벗어나 파운드리 호환 아키텍처를 갖춘 것은 이온트랩 분야에서 Quantinuum, IonQ 등 경쟁사와의 표준화 경쟁이 본격화되고 있음을 보여준다.

UQConnect: 모듈 간 결맞음 연결

단일 칩의 열적·물리적 한계를 넘어서기 위해 회사는 독자 개발한 UQConnect 인터페이스를 적용했다. 인접한 iQPU 모듈들을 전역 레지스터의 결맞음을 유지한 채 연결함으로써, 여러 칩이 마치 하나의 통합 양자 프로세서처럼 작동하도록 설계됐다. 큐비트 수를 단순 합산하는 것이 아니라 양자 상태를 보존하면서 확장하는 것이 이 인터페이스의 핵심 역할이다.

DLR 납품과 시장 포지셔닝

iQPU는 DLR 계약 하에 납품 중인 두 대의 양자컴퓨터에 탑재돼 우주 임무 계획, 기후 모델링, 소재 설계 분야 연구에 활용될 예정이다. Universal Quantum은 올해 완료한 1억 달러 시리즈A를 바탕으로, 이 제품을 통해 이온트랩 다중 코어 표준화 경쟁에 본격 합류했다.

기술적 한계와 미공개 지표

이번 발표에는 실제 동작 큐비트 수, 게이트 충실도, 결맞음 시간 등 핵심 성능 지표가 포함되지 않았다. 400mm² 면적이 실제로 몇 큐비트를 수용하는지, UQConnect로 몇 개 모듈까지 확장 가능한지도 공개되지 않았다. 파운드리 기반 양산이 연구 수준의 성능을 실제로 재현할 수 있는지는 DLR 납품 이후의 검증 과제로 남는다.