原標題:一項未來製造的顛覆性技術,一批江蘇企業嘗試産業化應用 ——
原子級製造,亟待“萌芽”破土
未來製造啥模樣?作為逼近理論極限性能的變革性製造技術,原子級製造是各國競相布局的路徑之一。原子級製造也是國內有望與國際先進“並跑”的領域之一,對我國保持産業鏈安全、競爭高端製造市場具有重要意義。
9月20日,工信部在南京舉辦的原子級製造創新發展座談會上,政企學研金各界代表,共同探討國內原子級製造從“萌芽”到落地的更多可能性。
何為“原子級製造”?
原子級製造,是工信部確立的六大未來方向之一——未來製造的重點領域,是指按原子尺度結構或原子精度産品加工的製造業。相較傳統製造,原子級製造是一種極限小尺度、極限高精度和從製造走向創造的製造終極形態。
原子級製造有多強?一方面,它的測控能力達到物質世界基本單元——原子,是當代微電子製造和超精密加工的尺寸微縮極限;另一方面,它掌握了原子的操控能力,將具備從原子直接搭建分子、材料、器件甚至系統的能力,從而打開創造大量新物質新材料的終極密碼。以集成電路行業為例,如果能實現單原子特徵的芯片,其尺寸、功耗可降低至當前的千分之一以下,計算能力則提升千倍以上。
原子級製造的應用前景廣闊,是下一代超精密製造的重要發展方向,也是材料與製造領域的必然趨勢。南京大學原子製造研究院院長宋鳳麒認為,“原子級製造有望將製造的結構、尺寸全面提升至原子極限水平,是世界主要大國近年來競相布局的先進製造‘未來域’,是我國必須掌握的核心‘根技術’。”
當前,各國對原子級製造的研究堪稱“並駕齊驅”。記者從會上了解到,我國把原子級製造作為引領製造業跨越趕超的新賽道,加以研究部署——工信部提出,要聚焦原子級製造等領域,實施一批科研攻關項目,突破一批關鍵核心技術,形成一批標誌性産品,取得一批標誌性成果,建設一批企業孵化器,從前瞻性布局逐步進入實質性推進。
江蘇有何先發優勢?
製造是江蘇的“看家本領”,我省在原子級製造技術領域同樣擁有較好的研究基礎和産業優勢,是全國最早布局開展原子級製造技術研究和産業化的地區之一。
“早在1984年,南京大學王廣厚院士就開始研究原子團簇物理技術,是國內最早研究該領域的科學家之一。”省科技廳高新處副處長張迪告訴記者,南京大學是全國原子級製造研究的重要基地,在二維材料電路、原子級催化材料等方向率先作出探索,東南大學在原子級製造檢測、蘇州大學在表界面原子分析組裝等細分領域也均有建樹。
“重量級”&&機構相繼出現。南京大學成立全國首個原子製造創新研究中心,設立原子製造研究院,正在籌建該領域的重大科技基礎設施。東南大學、蘇州大學、蘇州實驗室也都成立或籌建原子級製造相關機構。
在産業化應用方面,一批江蘇企業也在嘗試“破冰”——
透射電鏡設備是原子級製造的重要觀察分析儀器之一。蘇州博眾儀器科技有限公司經過5年研發,突破電子光學系統設計與倣真、高壓超穩定電源等一批核心技術,開發完成200kV透射電鏡。“這一産品性能指標與國外相當,預計今年底推向市場銷售。”該公司負責人透露,這款産品能夠研發成功,很大原因在於其母公司的技術積累,並組建起一支包括電子光學、電子電路、電氣控制、機械、軟體等專業的強大技術隊伍。
不少細分領域已有初步積累。無錫的微導納米公司是國際領先的原子層沉積加工企業,去年産值超過60億元;南京的原磊納米公司主攻應用於半導體製造的原子層沉積設備……
記者了解到,省工信廳將原子級製造作為未來産業發展的13個重點方向之一。“我們將重點支持南京、蘇州、無錫等有條件的地區加快原子級製造領域先進技術成果轉化、示範應用場景推廣,爭創國家未來産業先導區。”省工信廳副廳長池宇介紹,下一步,將在廳“1650”協同攻關項目中積極納入原子級製造相關技術攻關項目,發動企業參與申報工信部原子級製造“揭榜挂帥”任務。同時,全力支持原子級製造創新人才團隊建設,為搭建産業生態積蓄力量。
戰略節點上瓶頸如何突破?
應用前景廣闊並取得一批早期成果,但國內外原子級製造尚處於“萌芽”和産業化初期階段,從科學原理、關鍵技術,到原子級製造所需的科學儀器、加工裝備,都存在大量瓶頸問題亟待解決,全面實現原子級製造還需長期努力。
中國科學院院士、廈門大學教授謝素原舉例説,早在上世紀80年代就有人提出操控原子,但“原子沒那麼聽話”,技術層面很有難度,至今沒有根本性突破,中國在這方面沒有絕對優勢,因此尤其需要加強對基礎理論的研究。
當前,原子級製造正處於從點的突破邁向系統能力提升的關鍵戰略節點,如何加速突破這一“轉型期”?
中國科學院院士、南京大學副校長鄭海榮建議,原子級製造涉及機械、材料、物理、化學等多個學科領域,要提前布局,借鑒已成熟的産業培育模式,強化原子級製造戰略力量建設,培養跨學科的交叉複合型人才和工程型人才,推進校企融合發展。
國儀量子技術(合肥)股份有限公司董事長賀羽建議,進一步支持國産儀器設備採購,在推動大規模設備更新的政策下,鼓勵財政經費優先購買國産儀器,並向國産科學儀器採購方提供和進口儀器同樣的稅惠政策。
當天,與會人士圍繞原子級製造創新發展實施意見草案開展討論,一致認為,搶佔原子級製造發展先機,要發揮好新型舉國體制的優勢,改變過去單點自由探索的狀況,組織好各優勢單位圍繞共同目標攻關研究,從而為全面支撐我國高端製造能力跨越式發展提供關鍵技術基礎和原始推動力。
“原子級製造處在全球‘齊跑’階段,每一步都是全新探索,這是機會也是挑戰。”機械工業儀器儀表綜合技術經濟研究所所長歐陽勁松意味深長地説,“實施意見發布讓人期待,這正是我國原子級製造走出的‘關鍵一步’!”(付 奇)