未来制造啥模样？作为逼近理论极限性能的变革性制造技术，原子级制造是各国竞相布局的路径之一。原子级制造也是国内有望与国际先进“并跑”的领域之一，对我国保持产业链安全、竞争高端制造市场具有重要意义。2024年9月底，工信部在南京举办的原子级制造创新发展座谈会上，政企学研金各界代表，共同探讨国内原子级制造从“萌芽”到落地的更多可能性。会议聚焦原子级制造未来产业，重点围绕《原子级制造创新发展实施意见（2025—2030年）》（讨论稿）(以下简称“实施意见”)开展了深入的研讨。会议由工业和信息化部高新技术司主办，国家发展和改革委员会高技术司和16个地方科技、工信主管部门领导，以及国家开发银行、中国电子科技集团有限公司、中国工程物理研究院、国家制造业转型升级基金股份有限公司、华为技术有限公司、国仪量子技术（合肥）股份有限公司、南京大学、东南大学、天津大学等单位代表参加座谈会。会议得到江苏省工业和信息化厅、南京市人民政府、机械工业仪器仪表综合技术经济研究所的支持协助。原子级制造是以原子级精度进行“去除”加工或 “增材”制造，进而产出具有原子级特定结构特征的器件产品，在未来制造、未来信息、未来材料、未来能源、未来空间和未来健康等方向有着丰富的应用场景，有望催生万亿规模新市场。原子级制造，是工信部确立的六大未来方向之一——未来制造的重点领域，是指按原子尺度结构或原子精度产品加工的制造业。相较传统制造，原子级制造是一种极限小尺度、极限高精度和从制造走向创造的制造终极形态。一方面，它的测控能力达到物质世界基本单元——原子，是当代微电子制造和超精密加工的尺寸微缩极限；另一方面，它掌握了原子的操控能力，将具备从原子直接搭建分子、材料、器件甚至系统的能力，从而打开创造大量新物质新材料的终极密码。以集成电路行业为例，如果能实现单原子特征的芯片，其尺寸、功耗可降低至当前的千分之一以下，计算能力则提升千倍以上。原子级制造的应用前景广阔，是下一代超精密制造的重要发展方向，也是材料与制造领域的必然趋势。南京大学原子制造研究院院长宋凤麒认为，“原子级制造有望将制造的结构、尺寸全面提升至原子极限水平，是世界主要大国近年来竞相布局的先进制造‘未来域’，是我国必须掌握的核心‘根技术’。”当前，各国对原子级制造的研究堪称“并驾齐驱”。记者从会上了解到，我国把原子级制造作为引领制造业跨越赶超的新赛道，加以研究部署——工信部提出，要聚焦原子级制造等领域，实施一批科研攻关项目，突破一批关键核心技术，形成一批标志性产品，取得一批标志性成果，建设一批企业孵化器，从前瞻性布局逐步进入实质性推进。制造是中国的“看家本领”，我国在原子级制造技术领域同样拥有较好的研究基础和产业优势，是全球最早布局开展原子级制造技术研究和产业化的地区之一。“早在1984年，南京大学王广厚院士就开始研究原子团簇物理技术，是国内最早研究该领域的科学家之一。”省科技厅高新处副处长张迪告诉记者，南京大学是全国原子级制造研究的重要基地，在二维材料电路、原子级催化材料等方向率先作出探索，东南大学在原子级制造检测、苏州大学在表界面原子分析组装等细分领域也均有建树。“重量级”平台机构相继出现。南京大学成立全国首个原子制造创新研究中心，设立原子制造研究院，正在筹建该领域的重大科技基础设施。东南大学、苏州大学、苏州实验室也都成立或筹建原子级制造相关机构。在产业化应用方面，一批国内企业也在尝试“破冰”——透射电镜设备是原子级制造的重要观察分析仪器之一。广州慧炬科技TH120这款120千伏场发射透射电镜产品能够研发成功，很大原因在于其技术的积累，并组建起一支包括电子光学、电子电路、电气控制、机械、软件等专业的强大技术队伍。不少细分领域已有初步积累。无锡的微导纳米公司是国际领先的原子层沉积加工企业，去年产值超过60亿元；南京的原磊纳米公司主攻应用于半导体制造的原子层沉积设备……工信部已将原子级制造作为未来产业发展的13个重点方向之一。“我们将重点支持南京、苏州、无锡等有条件的地区加快原子级制造领域先进技术成果转化、示范应用场景推广，争创国家未来产业先导区。”下一步，将在厅“1650”协同攻关项目中积极纳入原子级制造相关技术攻关项目，发动企业参与申报工信部原子级制造“揭榜挂帅”任务。同时，全力支持原子级制造创新人才团队建设，为搭建产业生态积蓄力量。应用前景广阔并取得一批早期成果，但国内外原子级制造尚处于“萌芽”和产业化初期阶段，从科学原理、关键技术，到原子级制造所需的科学仪器、加工装备，都存在大量瓶颈问题亟待解决，全面实现原子级制造还需长期努力。中国科学院院士、厦门大学教授谢素原举例说，早在上世纪80年代就有人提出操控原子，但“原子没那么听话”，技术层面很有难度，至今没有根本性突破，中国在这方面没有绝对优势，因此尤其需要加强对基础理论的研究。当前，原子级制造正处于从点的突破迈向系统能力提升的关键战略节点，如何加速突破这一“转型期”？中国科学院院士、南京大学副校长郑海荣建议，原子级制造涉及机械、材料、物理、化学等多个学科领域，要提前布局，借鉴已成熟的产业培育模式，强化原子级制造战略力量建设，培养跨学科的交叉复合型人才和工程型人才，推进校企融合发展。国仪量子技术（合肥）股份有限公司董事长贺羽建议，进一步支持国产仪器设备采购，在推动大规模设备更新的政策下，鼓励财政经费优先购买国产仪器，并向国产科学仪器采购方提供和进口仪器同样的税惠政策。当天，与会人士围绕原子级制造创新发展实施意见草案开展讨论，一致认为，抢占原子级制造发展先机，要发挥好新型举国体制的优势，改变过去单点自由探索的状况，组织好各优势单位围绕共同目标攻关研究，从而为全面支撑我国高端制造能力跨越式发展提供关键技术基础和原始推动力。“原子级制造处在全球‘齐跑’阶段，每一步都是全新探索，这是机会也是挑战。”机械工业仪器仪表综合技术经济研究所所长欧阳劲松意味深长地说，“实施意见发布让人期待，这正是我国原子级制造走出的‘关键一步’！”
工业和信息化部高新技术司陈彦丞副司长强调，要深刻领会习近平总书记关于推动科技创新和产业创新深度融合的指示，准确把握发展原子级制造未来产业的战略意义，形成以产业创新带动理论创新、技术突破、产品研发一体化贯通式发展模式，加快原子级制造科技创新引领。
发展原子级制造为国产高端仪器前沿技术突破和市场拓展带来新机遇。一方面，原子级制造离不开制造过程检测和产品性能表征的高端仪器，超高时空分辨成像、原子级制造过程表征、制造装备状态感知等仪器是实现原子级制造的关键测量装备；
另一方面，通过原子级制造能够创新出超高性能的新型传感器和仪器，例如超高精度半球陀螺、超灵敏生化传感器和量子测量仪器等。
在布局原子级制造未来产业中，国产高端仪器不可或缺。可以预见，原子级制造必将成为国产高端仪器行业发力的新领域，是国产高端仪器创新发展的新赛道。
