光明日報記者 齊芳

　　2月24日至26日，2024（第一屆）原子級制造論壇在北京舉辦。論壇由南京大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西南交通大學(xué)等18家單位主辦，來(lái)自中國科學(xué)院、高校、行業(yè)主管部門(mén)、產(chǎn)業(yè)界、投資界的400余位代表出席會(huì )議。

　　原子級制造究竟是什么？為何吸引了這么多專(zhuān)家學(xué)者的目光？

　　逼近理論極限性能的變革性制造技術(shù)

　　南京大學(xué)教授宋鳳麒介紹，原子級制造是將能量聚焦于物質(zhì)世界的基本單元——原子或定量基元，實(shí)施規模化精準操控，實(shí)現原子尺度結構或原子精度加工，賦能產(chǎn)品獲得逼近理論極限性能的一種變革性制造技術(shù)。

　　這一概念大概于20世紀中期提出，20世紀90年代開(kāi)始發(fā)展，隨著(zhù)納米科技的興起,很快就成為世界主要國家競相布局的戰略高地。“這讓人們對未來(lái)制造業(yè)的發(fā)展有了更多期許。”宋鳳麒說(shuō)，“原子級制造瞄準未來(lái)技術(shù)，致力于將物質(zhì)結構的控制精度全面提升至原子極限水平，制造性能逼近極限的‘完美’產(chǎn)品；極大豐富新材料供應，推動(dòng)人類(lèi)實(shí)現‘材料按性能需求定制’；將芯片集成度提高至原子水平，推動(dòng)芯片和算力的巨大提升，以核心材料的精細化和高性能化帶動(dòng)單個(gè)器件乃至整個(gè)系統的性能飛躍，推動(dòng)制造業(yè)走向未來(lái)時(shí)代。”

　　如今，在高端芯片制造、新材料研發(fā)等領(lǐng)域，原子級制造已經(jīng)開(kāi)始有所應用，但距離大面積推廣使用,并形成規模和影響力還有很長(cháng)距離。中國科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授祝世寧說(shuō)：“我必須強調，原子級制造是人類(lèi)在材料和制造領(lǐng)域的一項變革性甚至是顛覆性技術(shù)，僅靠單一學(xué)科是不可能做到的，必須依靠多學(xué)科的交叉和協(xié)同、政府的組織引導和市場(chǎng)的積極參與，長(cháng)期堅持，才能取得成效。”

　　實(shí)現原子級制造要跨過(guò)很多難關(guān)

　　中國工程院院士、哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授譚久彬說(shuō)：“盡管原子級制造的優(yōu)勢非常顯著(zhù)，但目前來(lái)看，實(shí)現原子級制造非常難。這一技術(shù)在國內外都還處于萌芽階段，無(wú)論是科學(xué)原理，還是關(guān)鍵技術(shù)，無(wú)論是探索原理所需的科學(xué)儀器，還是探索過(guò)程中所需的加工裝備，都極大地挑戰了我們現在的認知和能力范疇，大量瓶頸問(wèn)題亟待解決。”

　　他舉例說(shuō)，在傳統制造過(guò)程中，制造的精度、范圍和效率是互為矛盾的三角，而對原子級制造而言，三者的矛盾更加突出。在宏觀(guān)工件上精準找到一個(gè)特定原子，難度堪比大海撈針；而原子級制造中，要求反復、精準實(shí)現“大海撈針”，即使成功，其效率可能也會(huì )非常低，“導致無(wú)法實(shí)現規模化、產(chǎn)業(yè)化應用”。

　　原子級制造具有很強的交叉學(xué)科背景，涉及機械、材料、物理、化學(xué)、信息等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，發(fā)展路徑還不明晰，國內外都在探索過(guò)程中。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授雒建斌回憶，十幾年前，國家自然科學(xué)基金委員會(huì )曾設立“納米制造基礎研究”重大研究計劃，其中涉及很多原子層級的制造技術(shù)，結題時(shí)提出未來(lái)兩個(gè)發(fā)展方向：以碳基為主的制造技術(shù)和以原子級制造為主的技術(shù)。“后來(lái)，很多學(xué)者從不同方面、不同層次開(kāi)展原子級制造的相關(guān)研究工作，希望找出一條適合中國發(fā)展的原子級制造技術(shù)路線(xiàn)，使我們能夠真正走到國際最前沿。”

　　對我國而言，還有另一個(gè)比較突出的瓶頸問(wèn)題——制造業(yè)整體水平有待提升。“就學(xué)術(shù)范圍而言，我們國家與發(fā)達國家基本處于同一起跑線(xiàn)，理論發(fā)現和技術(shù)儲備上都有所長(cháng)。”祝世寧說(shuō)，“但制造業(yè)是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，需要上下游的配合，我們國家是制造業(yè)大國，但還不是制造業(yè)強國。把學(xué)術(shù)儲備轉化成現實(shí)生產(chǎn)力，不僅需要科技界內部的開(kāi)放和合作，也需要科技界和產(chǎn)業(yè)界的緊密合作。”

　　為發(fā)展原子級制造建言獻策

　　在原子級制造方面，我們國家一直在發(fā)力。2018年，中國科學(xué)院推出了“功能導向的原子級制造前沿科學(xué)問(wèn)題”先導計劃，南京大學(xué)設立了全國首個(gè)原子制造創(chuàng )新研究中心。近年來(lái)，浙江大學(xué)、天津大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西南交通大學(xué)、東南大學(xué)等高校，華為等企業(yè)，都積極布局原子級制造研發(fā)。據祝世寧透露，南京、上海、杭州、成都和蘇州等城市也提出了原子級制造基礎設施的建設構想。

　　論壇上，專(zhuān)家學(xué)者們紛紛為發(fā)展原子級制造建言獻策。

　　宋鳳麒認為，在原子級制造所面對的挑戰中，最關(guān)鍵的還是基礎設施與裝備部分。“大部分核心設備仍掌握在發(fā)達國家手中，國內研究設備依賴(lài)進(jìn)口。所以，我們需要發(fā)展自主知識產(chǎn)權保護的核心技術(shù)裝備，以及支撐原子級制造發(fā)展的特色核心技術(shù)裝備。”

　　譚久彬說(shuō)，在原子級制造領(lǐng)域，可以發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，整合全國優(yōu)勢研究資源協(xié)同攻關(guān)，實(shí)現“并跑”甚至“領(lǐng)跑”，為全面支撐我國高端制造能力跨越式發(fā)展提供關(guān)鍵技術(shù)基礎和原始推動(dòng)力。

　　人才是最核心的問(wèn)題之一。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心主任唐智勇提出，通過(guò)原子級制造，以科技創(chuàng )新和體制機制創(chuàng )新為動(dòng)力，可以布局一批前沿科學(xué)中心和交叉學(xué)科中心，培育一批前沿科學(xué)中心，以前沿科學(xué)問(wèn)題為牽引，培養一批富有創(chuàng )新精神的緊缺的國際型、復合型、實(shí)戰型人才，構建從高端研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應用“全鏈條”的學(xué)科建設和人才支撐體系，在前瞻性、戰略性基礎研究領(lǐng)域，形成一批世界一流學(xué)科，這對于人才培養和學(xué)科建設等工作將產(chǎn)生積極有力的推動(dòng)作用。

　　祝世寧提醒，對“熱”領(lǐng)域更要保持冷靜。“人類(lèi)的技術(shù)進(jìn)步是一個(gè)逐步迭代的過(guò)程，每一點(diǎn)進(jìn)步都建立在長(cháng)時(shí)間的凝練與積累之上。單純寄希望于短期的‘超車(chē)’可能會(huì )帶來(lái)一時(shí)的突破，但長(cháng)遠來(lái)看，穩健、持續的步伐才是關(guān)鍵。因此，我期望原子級制造技術(shù)能夠穩扎穩打，一步一個(gè)腳印踏踏實(shí)實(shí)向前推進(jìn)。”

　　（光明日報北京2月27日電）

　　《光明日報》（2024年02月28日 08版）