原標(biāo)題:一項(xiàng)未來(lái)制造的顛覆性技術(shù),一批江蘇企業(yè)嘗試產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 ——
原子級(jí)制造,亟待“萌芽”破土
未來(lái)制造啥模樣?作為逼近理論極限性能的變革性制造技術(shù),原子級(jí)制造是各國(guó)競(jìng)相布局的路徑之一。原子級(jí)制造也是國(guó)內(nèi)有望與國(guó)際先進(jìn)“并跑”的領(lǐng)域之一,對(duì)我國(guó)保持產(chǎn)業(yè)鏈安全、競(jìng)爭(zhēng)高端制造市場(chǎng)具有重要意義。
9月20日,工信部在南京舉辦的原子級(jí)制造創(chuàng)新發(fā)展座談會(huì)上,政企學(xué)研金各界代表,共同探討國(guó)內(nèi)原子級(jí)制造從“萌芽”到落地的更多可能性。
何為“原子級(jí)制造”?
原子級(jí)制造,是工信部確立的六大未來(lái)方向之一——未來(lái)制造的重點(diǎn)領(lǐng)域,是指按原子尺度結(jié)構(gòu)或原子精度產(chǎn)品加工的制造業(yè)。相較傳統(tǒng)制造,原子級(jí)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(jí)制造有多強(qiáng)?一方面,它的測(cè)控能力達(dá)到物質(zhì)世界基本單元——原子,是當(dāng)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(kāi)創(chuàng)造大量新物質(zhì)新材料的終極密碼。以集成電路行業(yè)為例,如果能實(shí)現(xiàn)單原子特征的芯片,其尺寸、功耗可降低至當(dāng)前的千分之一以下,計(jì)算能力則提升千倍以上。
原子級(jí)制造的應(yīng)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(lǐng)域的必然趨勢(shì)。南京大學(xué)原子制造研究院院長(zhǎng)宋鳳麒認(rèn)為,“原子級(jí)制造有望將制造的結(jié)構(gòu)、尺寸全面提升至原子極限水平,是世界主要大國(guó)近年來(lái)競(jìng)相布局的先進(jìn)制造‘未來(lái)域’,是我國(guó)必須掌握的核心‘根技術(shù)’?!?/p>
當(dāng)前,各國(guó)對(duì)原子級(jí)制造的研究堪稱(chēng)“并駕齊驅(qū)”。記者從會(huì)上了解到,我國(guó)把原子級(jí)制造作為引領(lǐng)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(jí)制造等領(lǐng)域,實(shí)施一批科研攻關(guān)項(xiàng)目,突破一批關(guān)鍵核心技術(shù),形成一批標(biāo)志性產(chǎn)品,取得一批標(biāo)志性成果,建設(shè)一批企業(yè)孵化器,從前瞻性布局逐步進(jìn)入實(shí)質(zhì)性推進(jìn)。
江蘇有何先發(fā)優(yōu)勢(shì)?
制造是江蘇的“看家本領(lǐng)”,我省在原子級(jí)制造技術(shù)領(lǐng)域同樣擁有較好的研究基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),是全國(guó)最早布局開(kāi)展原子級(jí)制造技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化的地區(qū)之一。
“早在1984年,南京大學(xué)王廣厚院士就開(kāi)始研究原子團(tuán)簇物理技術(shù),是國(guó)內(nèi)最早研究該領(lǐng)域的科學(xué)家之一?!笔】萍紡d高新處副處長(zhǎng)張迪告訴記者,南京大學(xué)是全國(guó)原子級(jí)制造研究的重要基地,在二維材料電路、原子級(jí)催化材料等方向率先作出探索,東南大學(xué)在原子級(jí)制造檢測(cè)、蘇州大學(xué)在表界面原子分析組裝等細(xì)分領(lǐng)域也均有建樹(shù)。
“重量級(jí)”平臺(tái)機(jī)構(gòu)相繼出現(xiàn)。南京大學(xué)成立全國(guó)首個(gè)原子制造創(chuàng)新研究中心,設(shè)立原子制造研究院,正在籌建該領(lǐng)域的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。東南大學(xué)、蘇州大學(xué)、蘇州實(shí)驗(yàn)室也都成立或籌建原子級(jí)制造相關(guān)機(jī)構(gòu)。
在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面,一批江蘇企業(yè)也在嘗試“破冰”——
透射電鏡設(shè)備是原子級(jí)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(jīng)過(guò)5年研發(fā),突破電子光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真、高壓超穩(wěn)定電源等一批核心技術(shù),開(kāi)發(fā)完成200kV透射電鏡?!斑@一產(chǎn)品性能指標(biāo)與國(guó)外相當(dāng),預(yù)計(jì)今年底推向市場(chǎng)銷(xiāo)售?!痹摴矩?fù)責(zé)人透露,這款產(chǎn)品能夠研發(fā)成功,很大原因在于其母公司的技術(shù)積累,并組建起一支包括電子光學(xué)、電子電路、電氣控制、機(jī)械、軟件等專(zhuān)業(yè)的強(qiáng)大技術(shù)隊(duì)伍。
不少細(xì)分領(lǐng)域已有初步積累。無(wú)錫的微導(dǎo)納米公司是國(guó)際領(lǐng)先的原子層沉積加工企業(yè),去年產(chǎn)值超過(guò)60億元;南京的原磊納米公司主攻應(yīng)用于半導(dǎo)體制造的原子層沉積設(shè)備……
記者了解到,省工信廳將原子級(jí)制造作為未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的13個(gè)重點(diǎn)方向之一。“我們將重點(diǎn)支持南京、蘇州、無(wú)錫等有條件的地區(qū)加快原子級(jí)制造領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化、示范應(yīng)用場(chǎng)景推廣,爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家未來(lái)產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)?!笔」ば艔d副廳長(zhǎng)池宇介紹,下一步,將在廳“1650”協(xié)同攻關(guān)項(xiàng)目中積極納入原子級(jí)制造相關(guān)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目,發(fā)動(dòng)企業(yè)參與申報(bào)工信部原子級(jí)制造“揭榜掛帥”任務(wù)。同時(shí),全力支持原子級(jí)制造創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)建設(shè),為搭建產(chǎn)業(yè)生態(tài)積蓄力量。
戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)上瓶頸如何突破?
應(yīng)用前景廣闊并取得一批早期成果,但國(guó)內(nèi)外原子級(jí)制造尚處于“萌芽”和產(chǎn)業(yè)化初期階段,從科學(xué)原理、關(guān)鍵技術(shù),到原子級(jí)制造所需的科學(xué)儀器、加工裝備,都存在大量瓶頸問(wèn)題亟待解決,全面實(shí)現(xiàn)原子級(jí)制造還需長(zhǎng)期努力。
中國(guó)科學(xué)院院士、廈門(mén)大學(xué)教授謝素原舉例說(shuō),早在上世紀(jì)80年代就有人提出操控原子,但“原子沒(méi)那么聽(tīng)話”,技術(shù)層面很有難度,至今沒(méi)有根本性突破,中國(guó)在這方面沒(méi)有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),因此尤其需要加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)理論的研究。
當(dāng)前,原子級(jí)制造正處于從點(diǎn)的突破邁向系統(tǒng)能力提升的關(guān)鍵戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn),如何加速突破這一“轉(zhuǎn)型期”?
中國(guó)科學(xué)院院士、南京大學(xué)副校長(zhǎng)鄭海榮建議,原子級(jí)制造涉及機(jī)械、材料、物理、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,要提前布局,借鑒已成熟的產(chǎn)業(yè)培育模式,強(qiáng)化原子級(jí)制造戰(zhàn)略力量建設(shè),培養(yǎng)跨學(xué)科的交叉復(fù)合型人才和工程型人才,推進(jìn)校企融合發(fā)展。
國(guó)儀量子技術(shù)(合肥)股份有限公司董事長(zhǎng)賀羽建議,進(jìn)一步支持國(guó)產(chǎn)儀器設(shè)備采購(gòu),在推動(dòng)大規(guī)模設(shè)備更新的政策下,鼓勵(lì)財(cái)政經(jīng)費(fèi)優(yōu)先購(gòu)買(mǎi)國(guó)產(chǎn)儀器,并向國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器采購(gòu)方提供和進(jìn)口儀器同樣的稅惠政策。
當(dāng)天,與會(huì)人士圍繞原子級(jí)制造創(chuàng)新發(fā)展實(shí)施意見(jiàn)草案開(kāi)展討論,一致認(rèn)為,搶占原子級(jí)制造發(fā)展先機(jī),要發(fā)揮好新型舉國(guó)體制的優(yōu)勢(shì),改變過(guò)去單點(diǎn)自由探索的狀況,組織好各優(yōu)勢(shì)單位圍繞共同目標(biāo)攻關(guān)研究,從而為全面支撐我國(guó)高端制造能力跨越式發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)和原始推動(dòng)力。
“原子級(jí)制造處在全球‘齊跑’階段,每一步都是全新探索,這是機(jī)會(huì)也是挑戰(zhàn)?!睓C(jī)械工業(yè)儀器儀表綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所所長(zhǎng)歐陽(yáng)勁松意味深長(zhǎng)地說(shuō),“實(shí)施意見(jiàn)發(fā)布讓人期待,這正是我國(guó)原子級(jí)制造走出的‘關(guān)鍵一步’!”