原標題:一項未來制造的顛覆性技術,一批江蘇企業(yè)嘗試產業(yè)化應用 ——
原子級制造,亟待“萌芽”破土
未來制造啥模樣?作為逼近理論極限性能的變革性制造技術,原子級制造是各國競相布局的路徑之一。原子級制造也是國內有望與國際先進“并跑”的領域之一,對我國保持產業(yè)鏈安全、競爭高端制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制造創(chuàng)新發(fā)展座談會上,政企學研金各界代表,共同探討國內原子級制造從“萌芽”到落地的更多可能性。
何為“原子級制造”?
原子級制造,是工信部確立的六大未來方向之一——未來制造的重點領域,是指按原子尺度結構或原子精度產品加工的制造業(yè)。相較傳統(tǒng)制造,原子級制造是一種極限小尺度、極限高精度和從制造走向創(chuàng)造的制造終極形態(tài)。
原子級制造有多強?一方面,它的測控能力達到物質世界基本單元——原子,是當代微電子制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(tǒng)的能力,從而打開創(chuàng)造大量新物質新材料的終極密碼。以集成電路行業(yè)為例,如果能實現(xiàn)單原子特征的芯片,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。
原子級制造的應用前景廣闊,是下一代超精密制造的重要發(fā)展方向,也是材料與制造領域的必然趨勢。南京大學原子制造研究院院長宋鳳麒認為,“原子級制造有望將制造的結構、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制造‘未來域’,是我國必須掌握的核心‘根技術’。”
當前,各國對原子級制造的研究堪稱“并駕齊驅”。記者從會上了解到,我國把原子級制造作為引領制造業(yè)跨越趕超的新賽道,加以研究部署——工信部提出,要聚焦原子級制造等領域,實施一批科研攻關項目,突破一批關鍵核心技術,形成一批標志性產品,取得一批標志性成果,建設一批企業(yè)孵化器,從前瞻性布局逐步進入實質性推進。
江蘇有何先發(fā)優(yōu)勢?
制造是江蘇的“看家本領”,我省在原子級制造技術領域同樣擁有較好的研究基礎和產業(yè)優(yōu)勢,是全國最早布局開展原子級制造技術研究和產業(yè)化的地區(qū)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制造研究的重要基地,在二維材料電路、原子級催化材料等方向率先作出探索,東南大學在原子級制造檢測、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”平臺機構相繼出現(xiàn)。南京大學成立全國首個原子制造創(chuàng)新研究中心,設立原子制造研究院,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制造相關機構。
在產業(yè)化應用方面,一批江蘇企業(yè)也在嘗試“破冰”——
透射電鏡設備是原子級制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(fā),突破電子光學系統(tǒng)設計與仿真、高壓超穩(wěn)定電源等一批核心技術,開發(fā)完成200kV透射電鏡?!斑@一產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,這款產品能夠研發(fā)成功,很大原因在于其母公司的技術積累,并組建起一支包括電子光學、電子電路、電氣控制、機械、軟件等專業(yè)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(yè),去年產值超過60億元;南京的原磊納米公司主攻應用于半導體制造的原子層沉積設備……
記者了解到,省工信廳將原子級制造作為未來產業(yè)發(fā)展的13個重點方向之一?!拔覀儗⒅攸c支持南京、蘇州、無錫等有條件的地區(qū)加快原子級制造領域先進技術成果轉化、示范應用場景推廣,爭創(chuàng)國家未來產業(yè)先導區(qū)?!笔」ば艔d副廳長池宇介紹,下一步,將在廳“1650”協(xié)同攻關項目中積極納入原子級制造相關技術攻關項目,發(fā)動企業(yè)參與申報工信部原子級制造“揭榜掛帥”任務。同時,全力支持原子級制造創(chuàng)新人才團隊建設,為搭建產業(yè)生態(tài)積蓄力量。
戰(zhàn)略節(jié)點上瓶頸如何突破?
應用前景廣闊并取得一批早期成果,但國內外原子級制造尚處于“萌芽”和產業(yè)化初期階段,從科學原理、關鍵技術,到原子級制造所需的科學儀器、加工裝備,都存在大量瓶頸問題亟待解決,全面實現(xiàn)原子級制造還需長期努力。
中國科學院院士、廈門大學教授謝素原舉例說,早在上世紀80年代就有人提出操控原子,但“原子沒那么聽話”,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(yōu)勢,因此尤其需要加強對基礎理論的研究。
當前,原子級制造正處于從點的突破邁向系統(tǒng)能力提升的關鍵戰(zhàn)略節(jié)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,原子級制造涉及機械、材料、物理、化學等多個學科領域,要提前布局,借鑒已成熟的產業(yè)培育模式,強化原子級制造戰(zhàn)略力量建設,培養(yǎng)跨學科的交叉復合型人才和工程型人才,推進校企融合發(fā)展。
國儀量子技術(合肥)股份有限公司董事長賀羽建議,進一步支持國產儀器設備采購,在推動大規(guī)模設備更新的政策下,鼓勵財政經費優(yōu)先購買國產儀器,并向國產科學儀器采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制造創(chuàng)新發(fā)展實施意見草案開展討論,一致認為,搶占原子級制造發(fā)展先機,要發(fā)揮好新型舉國體制的優(yōu)勢,改變過去單點自由探索的狀況,組織好各優(yōu)勢單位圍繞共同目標攻關研究,從而為全面支撐我國高端制造能力跨越式發(fā)展提供關鍵技術基礎和原始推動力。
“原子級制造處在全球‘齊跑’階段,每一步都是全新探索,這是機會也是挑戰(zhàn)?!睓C械工業(yè)儀器儀表綜合技術經濟研究所所長歐陽勁松意味深長地說,“實施意見發(fā)布讓人期待,這正是我國原子級制造走出的‘關鍵一步’!”