低温 CMOS 量子控制电子学市场 大小和分享 2026-2035

低温 CMOS 量子控制电子设备市场规模

2025 年，全球低温 CMOS 量子控制电子设备市场规模为 1,500 万美元。根据 Global Market Insights Inc. 发布的最新报告，在预测期内，该市场预计将从 2026 年的 3,000 万美元增长至 2031 年的 1.75 亿美元，并于 2035 年达到 40.99 亿美元，年均复合增长率（CAGR）为 33.7%。

市场增长主要得益于量子计算研究和国家量子计划投资不断增加、对可扩展量子比特控制架构的需求日益增长（以支持容错量子计算机）、低功耗和低延迟运行所需的低温 CMOS 半导体技术持续进步、对集成式控制电子设备的需求不断上升（此类设备可降低稀释制冷机内部的布线复杂度和热负荷），以及超导和硅基量子处理器的应用不断扩大，而这些处理器需要高性能低温控制和读出系统。

政府对量子计算机基础设施和半导体创新项目的支出是推动该市场发展的重要因素。北美、欧洲和亚太地区的联邦资金正推动相关基础设施建设，以解决硬件开发中的技术问题，包括低温控制系统、低延迟读出系统以及相干规模量子处理器连接。各国政府提供的此类资金推动低温 CMOS 技术高效应对这些问题。例如，2026 年 5 月，美国商务部（NIST）宣布提供超过 20 亿美元的《芯片与科学法案》（CHIPS and Science Act）激励资金，以加快量子计算技术发展，重点支持容错量子计算机所需的低温系统集成、控制硬件和超快速读出电子设备的进步。^{[1]美国国家标准与技术研究院，nist.gov}

此外，低温 CMOS 量子系统规模不断扩大，需要支持 1,000 个或数万个量子比特。在系统规模下，当前的室温电子设备会导致信号延迟、布线密度和系统热负荷等问题。低温 CMOS 控制技术能够控制数千至数百万个量子比特，并使电子电路靠近量子处理器，从而缩短线路、提高信号保真度并降低延迟，最终实现实时量子纠错系统。例如，2026 年 6 月，NIST 启动了量子制造工程中心（QMEC），初始投资为 2,000 万美元，旨在加快可扩展量子组件制造技术的发展，包括对下一代量子计算系统至关重要的低温技术。^{[2]美国国家标准与技术研究院，nist.gov}

随着量子计算领域对提升系统保真度、增加量子比特数量和提高运行速度的需求不断增长，低功耗低温 CMOS 集成电路的研究与开发加快，低温 CMOS 量子控制电子设备市场持续扩大。随着量子计算机逐步实现容错运行，对降低低温电子设备散热、扩展低温信号功能的需求不断提高，以实现更快的反馈、多路复用读出和量子比特的可靠运行，因此对高度集成低温电子设备的需求也在持续增加。

低温 CMOS 量子控制电子设备市场趋势

• 市场正逐步从现成的分立式低温控制模块转向集成式低温片上系统（Cryo-SoC）解决方案，以便将量子比特控制、读出、数字信号处理和通信等多个独立功能整合到单个芯片上。Cryo-SoC 有助于降低布线复杂度，减少稀释制冷（DR）装置中的热负荷，降低功耗要求并提升集成度，从而支持未来具备可扩展性和高量子比特密度的容错量子计算（QC）。
• 各国政府日益重视发展国内量子制造生态系统，使其能够支持低温电子学、高级封装、低温恒温器和量子硬件。该趋势有助于巩固低温 CMOS 电子供应链，并提升量子制造的便利性和可靠性。例如，2026 年 6 月，美国国家标准与技术研究院（NIST）宣布成立量子制造工程中心（QMEC），以加快可扩展量子组件及低温系统和先进量子硬件等支持性技术的制造。预计该计划将加快低温 CMOS 技术的商业化进程。
• 此外，行业正日益朝着标准化框架发展，以制造、测试和认证量子硬件，包括但不限于低温 CMOS 电子器件。这些标准化的制造和测试实践能够提升互连性、缩短开发时间，并为量产型量子解决方案的商业化铺平道路。例如，美国 CHIPS 研发办公室在其旨在推动美国量子生态系统发展的广泛机构公告中，将量子制造标准、先进测试、半导体封装和国内低温制造能力确定为重点领域。^{[3]美国 CHIPS 研究与开发办公室，nist.gov}

低温 CMOS 量子控制电子市场分析

按集成度划分，低温 CMOS 量子控制电子市场分为低温 CMOS ASIC 和 SoC、分立式低温 CMOS IC，以及低温控制模块和子系统。

• 低温 CMOS ASIC 和 SoC 细分市场在 2025 年占据市场主导地位，市场份额为 44.9%。低温 CMOS ASIC 和 SoC 除了提升连接性外，还将针对不同量子操作的控制系统集成到单个低温芯片上。通过采用低温 ASIC 和 SoC 器件，设计人员无需铺设所有必要电缆，或将所需电缆集成到单个低温芯片上，从而显著简化量子系统的连接问题，降低运行产生的热量和整体延迟，并支持大型量子计算机的设计。量子计算机采用的大规模硅技术和超导技术正推动低温 CMOS ASIC 和 SoC 市场发展。
• 预计低温控制模块和子系统细分市场在预测期内的年均复合增长率（CAGR）将达到 34.1%。
这种增长主要由模块化量子计算架构投资的增加所推动。该架构需要配备完整机架，用于低温控制系统，并配置完整的信号调理系统、微波接口、读出子系统等，以支持更多量子比特。模块化设计具有更高的灵活性，能够轻松集成至复杂系统并简化维护，从而使研究实验室和商业量子计算机制造商能够在较短时间内构建并扩展复杂的量子计算解决方案。

根据量子比特技术兼容性，低温 CMOS 量子控制电子产品市场分为超导量子比特、半导体自旋量子比特以及其他和新兴量子比特技术。

• 超导量子比特细分市场在 2025 年占据主导地位，市场规模为 970 万美元。制造工艺的成熟，加上较高的门保真度和运行速度，推动其在半导体市场实现最高的总体销售额。先进的超导量子比特系统依赖精确、快速的低温 CMOS 控制电子产品，以实现更低门延迟的控制、极高速的数据读取与测量，并大幅降低稀释制冷设备内部的布线复杂度和密度。因此，随着超导量子处理器可扩展性的不断提升，低温 CMOS 解决方案的需求预计将持续增长。
• 在预测期内，半导体自旋量子比特细分市场预计将以 39.1% 的年均复合增长率（CAGR）增长。这主要是由于市场对采用 CMOS 兼容硅制造技术、具备可扩展性的硅基量子处理器需求不断增加，持续推动研究与开发投入。半导体自旋量子比特需要低温、低功耗 CMOS 集成电路，能够在毫开尔文温度范围内运行，为量子比特提供精确的控制与读出，同时将运行能耗限制在最低水平。

根据最终用户，低温 CMOS 量子控制电子产品市场分为量子计算与技术开发商、国家实验室与政府研究中心、大学与学术研究团体，以及国防与国家安全机构。

• 量子计算与技术开发商细分市场在 2025 年占据主导地位，约占市场份额的 49%。该细分市场受到量子硬件企业大量投资的推动，这些企业正在开发可扩展的超导量子比特和半导体自旋量子比特处理器，而此类处理器需要高度集成的低温控制电子产品。大规模量子处理器开发的持续进步以及商业化力度的不断加大，进一步巩固了该细分市场的领先地位。
• 国防与国家安全机构细分市场预计将在预测期内以 36.1% 的最快年均复合增长率（CAGR）增长。政府对量子技术的投资不断增加，为安全通信、量子传感、密码学以及下一代国防计算能力的发展提供了支持。各国国防组织正在扩大对量子研究项目的资金投入，重点开发可扩展量子处理器和低温电子架构，以增强技术自主权和战略能力。

北美低温 CMOS 量子控制电子产品市场

2025 年，北美占据 32.9% 的市场份额。

• 在北美，由于公共部门和私营部门对量子计算研究进行了大量投资、政府通过国家量子计划提供了强有力的支持，以及该地区拥有领先的量子计算企业和半导体制造商，市场正在持续增长。随着该地区不断加快可扩展量子处理器的开发，对能够在超低温环境下运行的高性能低温控制电子设备的需求也日益增加。
• 美国和加拿大的政府、国家实验室及大学正在为下一代量子计算硬件、低温 CMOS 半导体技术、封装以及未来几代产品所需的制造技术能力提供资金支持。通过参与相关发展，我们将为区域量子生态系统提供未来所需的低温 CMOS ASICs、SoCs 和控制模块，从而推动该生态系统的发展，并助力可容错量子计算机实现规模化。

美国低温 CMOS 量子控制电子设备市场规模在 2022 年和 2023 年分别为 6000 亿美元和 120 万美元。2025 年市场规模达到 470 万美元，较 2024 年的 250 万美元有所增长。

• 美国市场的扩张主要得益于《国家量子计划法案》《芯片与科学法案》，以及政府对半导体制造和量子硬件的持续投资，包括基于低温集成电路（IC）的解决方案和量子—经典接口，旨在为未来量子计算机打造先进的控制系统。
• 此外，美国国家标准与技术研究院（NIST）、能源部（DOE）、国家实验室、学术机构与产业界之间的合作正在加快基于硅和超导技术的量子计算机开发。随着量子纠错技术、低温 CMOS 电路和先进半导体持续发展，美国有望成为该地区低温 CMOS 量子控制电子设备市场的重要区域参与者。

欧洲低温 CMOS 量子控制电子设备市场

2025 年，欧洲市场规模为 600 万美元，预计在预测期内将实现可观增长。

• 由于公共部门对量子技术进行了大量投资、半导体研究处于先进水平，以及欧盟框架下开展了各类协作研究项目，欧洲正逐渐成为低温 CMOS 量子控制电子设备的重要枢纽。该地区拥有成熟的半导体生态系统、世界一流的科研机构，以及不断推进商业化的超导和基于硅的量子计算平台。对可扩展量子硬件不断增长的需求，正在加快低温 CMOS 集成电路和控制模块在该地区的应用。
• 此外，美国国家标准与技术研究院（NIST）、能源部（DOE）、国家实验室、学术机构与产业界之间的合作正在加快基于硅和超导技术的量子计算机开发。随着量子纠错技术、低温 CMOS 电路和先进半导体持续发展，美国有望成为该地区低温 CMOS 量子控制电子设备市场的重要区域参与者。

德国在欧洲低温 CMOS 量子控制电子设备市场中占据主导地位，展现出强劲的增长潜力。

• 凭借强大的芯片生产产业生态系统、完善的量子研究体系和大量公共资金支持，德国在欧洲新兴计算概念领域处于领先地位。事实上，德国拥有一流的研究设施，以及专注于超导量子器件、低温电子设备、低温封装和量子计算所需基础硅物理研究的产业联盟，使其成为低温 CMOS 技术研究的热点地区。
• 此外，2023 年 5 月，德国联邦教育与研究部（BMBF）宣布启动“量子系统 2.0”研究计划，投入大量资金，以加快量子处理器、电子技术、半导体技术以及可扩展量子硬件在德国境内的发展。该计划加强了学术界、研究机构与产业界之间的合作，同时推动对容错量子计算至关重要的低温 CMOS 控制电子学发展。^{[4]德国联邦教育与研究部，quantensysteme.info 翻译：}

亚太低温 CMOS 量子控制电子学市场

预计亚太市场将在预测期内以 38.4% 的最高年均复合增长率增长。

• 受量子计算领域政府投资增加、半导体制造能力扩张以及国家量子技术计划日益普及的推动，亚太市场正在快速增长。中国、日本、韩国、澳大利亚和印度等国家正通过研究机构、大学与半导体制造商之间的合作，加强量子研究生态系统。对自主量子硬件开发日益重视，正在加快对低温 CMOS 控制电子学的需求增长。
• 此外，该地区也正在成为超高端半导体制造以及量子硬件设计与制造的国际枢纽。过去几年，对低温半导体技术、量子封装以及大规模超导和硅基量子处理器的投资，推动了低温 CMOS ASIC、SoC 和控制模块的商业化。日益增多的公私合作伙伴关系有助于进一步发展量子价值链，并为全球量子价值链作出贡献。

印度低温 CMOS 量子控制电子学市场预计将在亚太市场中以较高的年均复合增长率增长。

• 2023 年启动的国家量子任务、不断增加的自主半导体开发投资，以及印度科学研究所（IISc）、印度理工学院（IIT）和国家实验室等顶尖学术机构蓬勃发展的量子研究环境，加快了印度成为主导量子生态系统和重要全球市场的进程。对自主量子处理器、低温能力和驱动电子设备的追求，正成为印度推动建立自主量子领域的核心。高通道数子系统对低温控制电子学驱动设备的需求不断增长，将推动印度对低温 CMOS 控制设备的需求。
• 此外，2023 年 4 月，印度政府批准了国家量子任务（NQM），为 2023～24 年至 2030～31 年拨款 6,003.65 亿印度卢比，用于支持量子计算、量子通信、量子传感和包括自主量子硬件及相关电子设备在内的赋能技术的发展。预计该计划将显著加快印度低温 CMOS 量子控制电子学的研究、制造和商业化进程。^{[5]新闻信息局，gov.in}

中东和非洲低温 CMOS 量子控制电子学市场

沙特阿拉伯市场将在中东和非洲实现大幅增长。

• 受益于“2030愿景”框架下对先进技术不断增加的投资、该国半导体行业的发展，以及将沙特阿拉伯战略性打造为下一代技术枢纽，沙特阿拉伯正经历显著的市场增长。该国对研究与开发（R&D）领域的投资不断增加，数字化转型持续推进，同时致力于构建高性能计算能力，为量子计算的发展营造了有利环境。
• 此外，政府推动创新、国际研究合作和先进电子产品制造的举措，正在强化该国的量子技术生态系统。人工智能、云计算和先进研究设施的应用日益普及，预计将加快对低温 CMOS 集成电路、低温封装和量子—经典接口电子设备等赋能技术的投资。

低温 CMOS 量子控制电子设备市场份额

低温 CMOS 量子控制电子设备行业由 Equal1、Quantum Motion、SureCore、Emergence Quantum 和 SemiQon 等企业主导。2025 年，这五家公司的市场份额合计达到 72%。这些企业的竞争地位得益于其在低温 CMOS 设计、基于硅的量子计算、超低功耗半导体知识产权（IP）以及兼容 CMOS 的量子处理器开发方面的专业能力。其集成硬件和半导体创新能够实现可扩展、低延迟且节能的量子控制系统，为下一代容错量子计算机提供必要支持。

低温 CMOS 专用集成电路（ASIC）、低温片上系统（Cryo-SoC）架构、硅自旋量子比特技术，以及低功耗低温存储器和逻辑知识产权日益成熟，持续巩固着这些企业的竞争优势。这些企业与研究型大学、硅晶圆代工厂和商业量子计算供应商开展合作，并投资于先进封装和可扩展量子硬件生产，从而能够成功满足商业、学术、国防和高性能计算领域对低温 CMOS 量子控制电子设备不断扩大的需求。

低温 CMOS 量子控制电子设备市场企业

低温 CMOS 量子控制电子设备行业的主要参与者如下：

• Emergence Quantum
• Equal1 Semiconductor
• FrostByte
• Google LLC（Alphabet Inc.）
• IBM Corporation
• IceCirc GmbH
• Intel Corporation
• Microsoft Corporation
• Quantum Motion Technologies
• SemiQon
• SemiWise Ltd.
• Silicon Quantum Computing
• SureCore Ltd.

• Equal1

Equal1 已打造支持低温 CMOS 的硅基量子计算平台，将量子处理器与低温控制电子设备相结合，以简化互连、降低延迟，并提升面向容错量子计算的可扩展性。“作为构建基于 CMOS 工艺技术、功耗高效且高度集成的硅基量子硬件的前沿企业，Equal1 将欧洲量子谷倡议与成员及成员国层面在成员国设定的战略目标完美结合。”

• Quantum Motion

Quantum Motion 构建兼容 CMOS 工业生态系统和低温控制技术的硅基量子处理器。该公司利用成熟的硅制造工艺，计划在未来数月内展示实用型量子计算机。Quantum Motion 采用集成低温 CMOS 电子设备的低温控制技术，利用自旋量子比特器件，实现更低功耗、更高量子比特保真度，以及多量子比特处理器的可扩展低成本硅芯片制造。

• SureCore

SureCore 专注于超低功耗半导体 IP，包括存储器和数字设计，适用于低温应用。SureCore 的低泄漏 SRAM IP 和存储器编译技术，加上该公司的高能效电路设计技术，能够满足降低热负荷和功耗的需求，从而适用于安装在稀释制冷机内部的控制电子设备。

• Emergence Quantum

Emergence Quantum 正在开发新一代量子硬件和低温电子技术，通过其新型量子—经典接口与面向容错计算的低温电子架构，提高量子比特控制精度和系统可靠性，并扩大量子处理器集成规模。

• SemiQon

SemiQon 专注于硅自旋量子比特技术，以及采用传统 CMOS 制造工艺开发的兼容低温 CMOS 的半导体。低功耗低温电子设备，以及具备高量子比特密度的可扩展硅量子处理器，能够确保能源效率。

低温 CMOS 量子控制电子行业新闻

• 2026年4月，Equal1 与 Q-CTRL 达成合作，将自主量子基础设施集成至其 Bell-1 机架式硅量子服务器中。双方合作将 Equal1 的低温 CMOS 技术赋能硅量子计算平台与 Q-CTRL 的自主控制软件相结合，从而提升可扩展性，并简化面向数据中心部署的量子系统的部署流程。
• 2025年6月，SemiQon 与 Diraq 和 Emergence Quantum 合作，成功演示了低温 CMOS 控制电子设备与在毫开尔文温度下运行的硅自旋量子比特的集成。该成果显著降低了布线复杂度，同时提升了基于硅的量子处理器面向大规模量子计算的可扩展性。

低温 CMOS 量子控制电子市场研究报告深入涵盖以下细分市场，并提供 2022～2035年按收入（百万美元）计的估算与预测：

按集成水平划分的市场

• 低温 CMOS ASIC 和 SoC
• 分立式低温 CMOS IC
• 低温控制模块和子系统

按量子比特技术兼容性划分的市场

• 超导量子比特
• 半导体自旋量子比特
• 其他及新兴量子比特技术

按最终用户划分的市场

• 量子计算和技术开发商
• 国家实验室和政府研究中心
• 高校和学术研究机构
• 国防和国家安全机构

以上信息涵盖以下地区和国家：

• 北美
  • 美国
  • 加拿大
• 欧洲
  • 德国
  • 英国
  • 法国
  • 意大利
  • 俄罗斯
• 亚太地区
  • 中国
  • 印度
  • 日本
  • 澳大利亚

• 拉丁美洲
  • 巴西
  • 墨西哥
  • 阿根廷

• 中东和非洲
  • 埃及
  • 沙特阿拉伯