原標(biāo)題：面向未來(lái) 穩(wěn)步發(fā)展
2月24日至26日，2024（第一屆）原子級(jí)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(guó)科學(xué)院、高校、行業(yè)主管部門、產(chǎn)業(yè)界、投資界的400余位代表出席會(huì)議。
原子級(jí)制造究竟是什么？為何吸引了這么多專家學(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(jí)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(guī)模化精準(zhǔn)操控，實(shí)現(xiàn)原子尺度結(jié)構(gòu)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(jì)中期提出，20世紀(jì)90年代開(kāi)始發(fā)展，隨著納米科技的興起,很快就成為世界主要國(guó)家競(jìng)相布局的戰(zhàn)略高地。“這讓人們對(duì)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(jí)制造瞄準(zhǔn)未來(lái)技術(shù)，致力于將物質(zhì)結(jié)構(gòu)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(yīng)，推動(dòng)人類實(shí)現(xiàn)‘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(xì)化和高性能化帶動(dòng)單個(gè)器件乃至整個(gè)系統(tǒng)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(jí)制造已經(jīng)開(kāi)始有所應(yīng)用，但距離大面積推廣使用,并形成規(guī)模和影響力還有很長(zhǎng)距離。中國(guó)科學(xué)院院士、南京大學(xué)教授祝世寧說(shuō)：“我必須強(qiáng)調(diào)，原子級(jí)制造是人類在材料和制造領(lǐng)域的一項(xiàng)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(dǎo)和市場(chǎng)的積極參與，長(zhǎng)期堅(jiān)持，才能取得成效。”
實(shí)現(xiàn)原子級(jí)制造要跨過(guò)很多難關(guān)
中國(guó)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(jí)制造的優(yōu)勢(shì)非常顯著，但目前來(lái)看，實(shí)現(xiàn)原子級(jí)制造非常難。這一技術(shù)在國(guó)內(nèi)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(zhàn)了我們現(xiàn)在的認(rèn)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(tǒng)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(duì)原子級(jí)制造而言，三者的矛盾更加突出。在宏觀工件上精準(zhǔn)找到一個(gè)特定原子，難度堪比大海撈針；而原子級(jí)制造中，要求反復(fù)、精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)“大海撈針”，即使成功，其效率可能也會(huì)非常低，“導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”。
原子級(jí)制造具有很強(qiáng)的交叉學(xué)科背景，涉及機(jī)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(guó)內(nèi)外都在探索過(guò)程中。中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授雒建斌回憶，十幾年前，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)曾設(shè)立“納米制造基礎(chǔ)研究”重大研究計(jì)劃，其中涉及很多原子層級(jí)的制造技術(shù)，結(jié)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(jí)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(jí)制造的相關(guān)研究工作，希望找出一條適合中國(guó)發(fā)展的原子級(jí)制造技術(shù)路線，使我們能夠真正走到國(guó)際最前沿。”
對(duì)我國(guó)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(guó)家與發(fā)達(dá)國(guó)家基本處于同一起跑線，理論發(fā)現(xiàn)和技術(shù)儲(chǔ)備上都有所長(zhǎng)。”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(guó)家是制造業(yè)大國(guó)，但還不是制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。把學(xué)術(shù)儲(chǔ)備轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力，不僅需要科技界內(nèi)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(jí)制造建言獻(xiàn)策
在原子級(jí)制造方面，我們國(guó)家一直在發(fā)力。2018年，中國(guó)科學(xué)院推出了“功能導(dǎo)向的原子級(jí)制造前沿科學(xué)問(wèn)題”先導(dǎo)計(jì)劃，南京大學(xué)設(shè)立了全國(guó)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(jí)制造研發(fā)。據(jù)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(jí)制造基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)構(gòu)想。
論壇上，專家學(xué)者們紛紛為發(fā)展原子級(jí)制造建言獻(xiàn)策。
宋鳳麒認(rèn)為，在原子級(jí)制造所面對(duì)的挑戰(zhàn)中，最關(guān)鍵的還是基礎(chǔ)設(shè)施與裝備部分。“大部分核心設(shè)備仍掌握在發(fā)達(dá)國(guó)家手中，國(guó)內(nèi)研究設(shè)備依賴進(jìn)口。所以，我們需要發(fā)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的核心技術(shù)裝備，以及支撐原子級(jí)制造發(fā)展的特色核心技術(shù)裝備。”
譚久彬說(shuō)，在原子級(jí)制造領(lǐng)域，可以發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，整合全國(guó)優(yōu)勢(shì)研究資源協(xié)同攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)“并跑”甚至“領(lǐng)跑”，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。
人才是最核心的問(wèn)題之一。中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心主任唐智勇提出，通過(guò)原子級(jí)制造，以科技創(chuàng)新和體制機(jī)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(yǎng)一批富有創(chuàng)新精神的緊缺的國(guó)際型、復(fù)合型、實(shí)戰(zhàn)型人才，構(gòu)建從高端研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用“全鏈條”的學(xué)科建設(shè)和人才支撐體系，在前瞻性、戰(zhàn)略性基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，形成一批世界一流學(xué)科，這對(duì)于人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)等工作將產(chǎn)生積極有力的推動(dòng)作用。
祝世寧提醒，對(duì)“熱”領(lǐng)域更要保持冷靜。“人類的技術(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(zhǎng)時(shí)間的凝練與積累之上。單純寄希望于短期的‘超車’可能會(huì)帶來(lái)一時(shí)的突破，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，穩(wěn)健、持續(xù)的步伐才是關(guān)鍵。因此，我期望原子級(jí)制造技術(shù)能夠穩(wěn)扎穩(wěn)打，一步一個(gè)腳印踏踏實(shí)實(shí)向前推進(jìn)。”（記者 齊芳）