低温 CMOS 量子控制电子设备市场 尺寸和份额 2026-2035

低温 CMOS 量子控制电子学市场规模

2025年，全球低温 CMOS 量子控制电子学市场规模为1,500万美元。根据 Global Market Insights Inc. 发布的最新报告，预计市场规模将从2026年的3,000万美元增至2031年的1.75亿美元，并于2035年达到4.099亿美元；预测期内的复合年增长率（CAGR）为33.7%。

市场增长归因于量子计算研究和国家量子计划投资的增加、对可扩展量子比特控制架构的需求不断增长（这类架构可支持容错量子计算机）、低功耗和低延迟低温 CMOS 半导体技术持续进步、对集成控制电子设备的需求上升（这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应用范围不断扩大，而这类处理器需要高性能低温控制与读出系统。

政府对量子计算机基础设施和半导体创新项目的投入是推动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，例如低温控制系统、低延迟读出系统以及相干规模量子处理器的连接。政府的此类资金投入推动低温 CMOS 技术有效应对这些问题。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》激励资金，以加快量子计算技术发展，重点支持低温系统集成、控制硬件和超高速读出电子设备的进步；这些技术是容错量子计算机所必需的。^{[1]U.S. National Institute of Standards and Technology. nist.gov}

此外，低温 CMOS 量子系统规模不断扩大，需要支持数千乃至数万个量子比特。在系统规模下，当前的室温电子设备会给系统带来信号延迟、布线密度和热负荷等问题。低温 CMOS 控制技术可在控制数千至数百万个量子比特时，将控制电子电路布置在量子处理器附近，从而缩短线路、提高信号保真度并降低延迟，进而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，其中包括对下一代量子计算系统至关重要的低温技术。^{[2]U.S. National Institute of Standards and Technology. nist.gov}

随着量子计算用低功耗低温 CMOS 集成电路的研发不断加快，以满足提升系统保真度、增加量子比特数量和提高运行速度的需求，低温 CMOS 量子控制电子学市场持续增长。随着量子计算机逐步迈向容错运行，对高度集成低温电子设备的需求日益增长；与此同时，市场也更加重视减少低温电子设备的热耗散，并拓展低温信号处理功能，以实现更快的反馈、多路复用读出和可靠的量子比特运行。

低温 CMOS 量子控制电子市场趋势

• 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，将量子比特控制、读出、数字信号处理和通信等多种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，并提升集成度，从而支持未来可扩展、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本土量子制造生态系统，以支持低温电子技术、先进封装、低温恒温器和量子硬件。这一趋势有助于巩固低温 CMOS 电子供应链，并提升量子制造的便捷性和可靠性。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、先进量子硬件等赋能技术的制造。预计该举措将加速低温 CMOS 技术的商业化。
• 此外，行业正日益朝着建立量子硬件制造、测试和认证标准框架的方向发展，其中包括但不限于低温 CMOS 电子技术。标准化的制造和测试规范有助于提高互连能力、缩短开发周期，并推动可横向扩展量子解决方案的商业化。例如，美国 CHIPS 研发办公室在其推进美国量子生态系统的广泛机构公告中，将量子制造标准、先进测试、半导体封装和本土低温制造能力列为重点领域。^{[3]U.S. CHIPS Research and Development Office. nist.gov}

低温 CMOS 量子控制电子市场分析

按集成度划分，低温 CMOS 量子控制电子市场包括低温 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 将用于不同量子操作的控制系统集成到单个低温芯片上，同时提升了连接能力。借助低温 ASIC 和 SoC 器件，设计人员大幅简化了量子系统的连接问题：他们移除了所有必要布线，或将所需线缆集成到单个低温芯片上，从而减少运行产生的热量，降低整体延迟，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在推动低温 CMOS ASIC 和 SoC 市场的发展。
• 预计低温控制模块与子系统细分市场在预测期内将以 34.1% 的复合年增长率增长。这一增长得益于模块化量子计算架构投资的增加。此类架构需要配备完整机架的低温控制系统，以及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，便于集成到复杂系统中且易于维护，使研究实验室和商用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。

按量子比特技术兼容性划分，低温 CMOS 量子控制电子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，加上较高的量子门保真度和运行速度，推动其在半导体市场的整体销售额领先。先进的超导量子比特系统依赖精准、快速的低温 CMOS 控制电子设备，以实现更低的量子门控制延迟、高速数据读取与测量，并大幅降低稀释制冷设备内部布线的复杂度和密度。因此，随着超导量子处理器的可扩展性不断提高，预计低温 CMOS 解决方案的需求将持续增长。
• 预计半导体自旋量子比特细分市场在预测期内将以 39.1% 的复合年增长率增长。市场对采用与 CMOS 兼容的硅制造技术、可扩展的硅基量子处理器需求不断增加，持续推动研发投入。半导体自旋量子比特需要能够在毫开尔文温度范围内运行的低温、低功耗 CMOS 集成电路，以实现对量子比特的精确控制和读出，同时将运行能耗降至最低。

按最终用户划分，低温 CMOS 量子控制电子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、大学与学术研究团队，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%。该细分市场的增长主要得益于量子硬件公司的大量投资，这些公司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，此类处理器需要高度集成的低温控制电子设备。大规模量子处理器的持续研发进展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。
• 预计国防与国家安全机构细分市场将在预测期内实现最高的复合年增长率，达到36.1%。政府在量子技术领域的投资不断增加，为安全通信、量子传感、密码学和下一代国防计算能力的发展提供了支撑。各国国防组织正在增加对量子研究项目的资金投入，重点关注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量子控制电子市场

2025年，北美占据32.9%的市场份额。

• 在北美，量子计算研究领域的大量公共和私人投资、国家量子计划带来的强有力政府支持，以及领先量子计算公司和半导体制造商的聚集，共同推动了市场增长。该地区持续加快可扩展量子处理器的研发，进一步带动了对高性能低温控制电子设备的需求，这类设备能够在超低温环境下运行。
• 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、封装技术以及面向未来几代产品的制造专业知识提供资金支持。通过我们的参与，我们将为其提供未来所需的低温CMOS ASIC、SoC和控制模块，以扩展容错量子计算机的规模，从而促进区域量子生态系统的发展。

美国低温CMOS量子控制电子市场在2022年和2023年的规模分别为6,000亿美元和120万美元。2025年市场规模达到470万美元，高于2024年的250万美元。

• 美国市场的扩张主要得益于《国家量子倡议法案》和《芯片与科学法案》，以及政府对半导体制造和量子硬件的投资不断增加，例如对基于低温集成电路（IC）的解决方案和量子—经典接口的投资，以构建面向未来量子计算机的先进控制系统。
• 此外，美国国家标准与技术研究院（NIST）、能源部（DOE）、国家实验室、学术机构和产业界之间的合作，加快了基于硅和超导的量子计算机研发。随着量子纠错技术、低温CMOS电路和先进半导体技术不断发展，美国有望成为该地区低温CMOS量子控制电子市场的主要参与者。

欧洲低温CMOS量子控制电子市场

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。

• 欧洲正成为低温 CMOS 量子控制电子设备的重要枢纽，这得益于该地区对量子技术的大力公共投资、先进半导体研究以及欧盟框架下的合作研究计划。该地区拥有成熟的半导体生态系统、世界一流的研究机构，超导和硅基量子计算平台的商业化进程也在不断加快。对可扩展量子硬件日益增长的需求，正推动低温 CMOS 集成电路和控制模块在该地区的应用。
• 此外，NIST、DOE、国家实验室、学术机构与产业界之间的合作，正加快硅基和超导量子计算机的开发。随着量子纠错技术、低温 CMOS 电路和先进半导体技术持续发展，美国有望成为该地区低温 CMOS 量子控制电子设备领域的重要参与者。

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

• 德国拥有强大的芯片制造产业生态系统、发达的量子研究体系和大量公共资金支持，在欧洲处于这些新兴计算领域的领先地位。事实上，该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。
• 此外，2023年5月，德国联邦教育与研究部（BMBF）宣布推出“Quantum Systems 2.0”研究计划，拨付大量资金，以加快量子处理器、使能电子设备、半导体技术和可扩展量子硬件在德国的发展。该计划加强了学术界、研究机构和产业界之间的合作，同时推动低温 CMOS 控制电子设备的发展，而这类设备对于容错量子计算至关重要。^{[4]German Federal Ministry of Education and Research. quantensysteme.info}

亚太地区低温 CMOS 量子控制电子设备市场

预计在预测期内，亚太地区市场将以38.4%的最高复合年增长率增长。

• 亚太地区市场正快速增长，这得益于各国政府对量子计算的投资不断增加、半导体制造能力持续扩张，以及各国量子技术计划的采用日益广泛。中国、日本、韩国、澳大利亚和印度等国家正通过研究机构、大学和半导体制造商之间的合作，强化量子研究生态系统。对自主量子硬件开发的日益重视，正推动低温 CMOS 控制电子设备需求增长。
• 此外，该地区正成为超高端半导体制造以及量子硬件设计与开发的国际枢纽。过去几年，大规模投资低温半导体技术、量子封装以及超导和硅基量子处理器，推动了低温 CMOS ASIC、SoC 和控制模块的商业化。公共和私营部门的合作日益增多，有助于我们进一步发展并参与全球量子价值链。

预计印度低温 CMOS 量子控制电子设备市场将在亚太地区市场实现显著的复合年增长率。

• 随着国家量子任务于2023年启动、对本土半导体发展的投资不断增加，以及印度科学研究所（IISc）、印度理工学院（IITs）和国家实验室等顶尖学术机构的量子研究蓬勃发展，印度正加速崛起为量子生态系统的重要力量和全球重要市场。开发本土量子处理器、低温技术能力和驱动电子设备，正成为印度推动建立自主量子领域的核心任务。高通道数量子系统对低温控制电子设备的需求不断增长，将推动印度对低温 CMOS 控制器的需求。
• 此外，2023年4月，印度政府批准了国家量子任务（NQM），计划在2023—24年至2030—31年期间投入₹600.365亿，以支持量子计算、量子通信、量子传感及相关使能技术的发展，其中包括本土量子硬件及配套电子设备。预计这项举措将显著加快印度低温 CMOS 量子控制电子设备的研究、制造和商业化进程。^{[5]Press Information Bureau. gov.in}

中东和非洲低温 CMOS 量子控制电子设备市场

沙特阿拉伯市场将在中东和非洲实现显著增长。

• 在“2030愿景”框架下，对先进技术的投资大幅增加、该国半导体行业不断发展，以及沙特阿拉伯将自身战略定位为下一代技术枢纽，共同推动其市场显著增长。该国研发领域投资增加、数字化转型不断推进，以及建设高性能计算能力的努力，为量子计算的发展创造了有利环境。
• 此外，促进创新、开展国际科研合作和发展先进电子制造的政府举措，正不断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广泛，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使能技术的投资。

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 等企业引领。2025年，这五家企业合计占据72%的市场份额。它们的竞争地位得益于其在低温 CMOS 设计、硅基量子计算、超低功耗半导体 IP 以及兼容 CMOS 的量子处理器开发方面的专业能力。它们在硬件和半导体领域的综合创新，能够实现可扩展、低延迟且高能效的量子控制系统，满足下一代容错量子计算机的需求。

低温 CMOS 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 IP 日益成熟，持续巩固企业的竞争优势。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建立合作，并投资于先进封装和可扩展量子硬件生产，从而能够有效满足商业、学术、国防和高性能计算领域对低温 CMOS 量子控制电子设备日益增长的需求。

低温 CMOS 量子控制电子市场企业

以下是低温 CMOS 量子控制电子行业的主要参与者：

• 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 开发了基于低温 CMOS 的硅量子计算平台，将量子处理器与低温控制电子设备相结合，以简化互连、降低延迟并提升可扩展性，推动实现容错量子计算。“Equal1 致力于利用 CMOS 工艺技术打造高能效、高集成度的硅量子硬件，这与欧洲量子谷倡议以及成员和成员国层面制定的战略目标高度契合。”

• Quantum Motion

Quantum Motion 开发与 CMOS 工业生态系统兼容的硅量子处理器和低温控制技术。该公司利用成熟的硅制造技术，计划在未来几个月内展示实用型量子计算机。Quantum Motion 将低温控制与集成式低温 CMOS 电子设备相结合，以支持自旋量子比特器件，实现更低功耗、更高量子比特保真度，并通过可扩展、低成本的硅芯片制造来生产多量子比特处理器。

• SureCore

SureCore 专注于超低功耗半导体 IP，包括适用于低温应用的存储器和数字设计。SureCore 的低漏电 SRAM IP 和存储器编译技术，结合该公司的高能效电路设计技术，可满足降低稀释制冷机内控制电子设备热负荷和功耗的需求。

• Emergence Quantum

Emergence Quantum 正在开发新一代量子硬件和低温电子技术，旨在提升量子比特控制精度和系统可靠性，并借助其创新的量子—经典接口和低温电子架构，扩展量子处理器集成规模，以实现容错计算。

• 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 CMOS 的低温半导体。低功耗低温电子设备与高量子比特密度的硅量子处理器可扩展性相结合，有助于提高能效。

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机架式硅量子服务器 Bell-1。此次合作将 Equal1 基于低温 CMOS 的硅量子计算平台与 Q-CTRL 的自主控制软件相结合，从而提升可扩展性，并简化适用于数据中心的量子系统部署。
• 2025年6月，SemiQon 与 Diraq 和 Emergence Quantum 合作，成功展示了低温 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。这一成果显著降低了布线复杂度，同时提升了硅基量子处理器的可扩展性，为大规模量子计算提供支持。

低温 CMOS 量子控制电子设备市场研究报告深入涵盖该行业，并按以下细分市场提供 2022—2035 年收入（百万美元）的估算和预测：

市场，按集成级别划分

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

市场，按量子比特技术兼容性划分

• 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

市场，按最终用户划分

• 量子计算和技术开发商
• 国家实验室和政府研究中心
• 大学和学术研究团队
• 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