中投網(wǎng)2025-01-13 16:10 來源：中投網(wǎng)
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隨著全球經(jīng)濟的日益復雜化和科技的飛速發(fā)展，原子級制造已成為各國競相布局的先進制造技術(shù)前沿。這一領(lǐng)域的發(fā)展不僅有望推動制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，還可能對半導體、航空航天、核能工程、超精密儀器和量子科技等國家戰(zhàn)略發(fā)展領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。
一、國外原子級制造發(fā)展較好的國家
（一）美國
美國在原子級制造領(lǐng)域的發(fā)展起步較早，從2015年起就率先部署相關(guān)研究計劃。國防部高級研究計劃局（DARPA）啟動了“從原子到產(chǎn)品”研究計劃，旨在研制有效的裝配方法，使制造出的大尺度組件和系統(tǒng)能夠保留材料原子級效應和性能。該計劃包括“原子到微米組裝”以及“微米到毫米組裝”兩個主要方向。
2018年，美國能源部先進制造辦公室啟動了原子精密制造計劃，目標是推進具有原子級特征結(jié)構(gòu)的后摩爾時代芯片的發(fā)展。同年，美國國防部還啟動了“制造科學計劃”，重點研究原子級制造的關(guān)鍵技術(shù)。
2022年，美國發(fā)布了《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略》，強調(diào)原子級精度制造在微電子和半導體制造創(chuàng)新發(fā)展中的戰(zhàn)略支撐作用。同年，美陸軍與里德堡科技初創(chuàng)公司合作，在世界上首次使用原子量子接收機（ARx）實現(xiàn)遠程無線電通信，這一突破有助于提升通信抗干擾和防黑客能力。
在企業(yè)和研究機構(gòu)方面，美國麻省理工學院（MIT）是原子級制造研究的重要力量之一。該校在納米制造和原子級精度控制方面取得了多項突破，包括利用原子層沉積技術(shù)制備高性能薄膜材料和利用原子力顯微鏡進行原子級加工等。
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德國在原子級制造領(lǐng)域同樣具備雄厚的實力。2019年，德國提出了“單原子晶體管”概念，并開展了原子尺度新型集成電路器件的研發(fā)。德國馬普學會、弗勞恩霍夫研究所等科研機構(gòu)在原子級制造方面取得了多項重要成果，涉及原子級精度加工、材料合成與表征、量子點制造等多個方向。
德國的企業(yè)界也積極參與原子級制造的發(fā)展。例如，德國西門子公司在納米電子學和量子計算領(lǐng)域進行了大量投資，致力于開發(fā)基于原子級制造的下一代芯片技術(shù)。
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日本在原子級制造領(lǐng)域同樣具有顯著優(yōu)勢。2018年，日本提出了“皮米制造”理念，旨在將光學元件表面加工精度由納米級進一步提升到皮米級水平。日本東北大學、日本理化所、大阪大學等團隊相繼開展了皮米級制造相關(guān)研究，取得了多項重要進展。
在企業(yè)和研究機構(gòu)方面，日本電氣公司（NEC）、富士通公司等在原子級制造領(lǐng)域進行了長期投入，取得了多項創(chuàng)新成果。例如，NEC公司利用原子層沉積技術(shù)制備了高性能的薄膜晶體管，富士通公司則致力于開發(fā)基于原子級制造的量子芯片技術(shù)。
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俄羅斯在原子級制造領(lǐng)域也取得了不少進展。2020年，莫斯科國立大學的Alexey G. Syromyatnikov團隊研究了相鄰金屬基底上的全原子線的生長特性、穩(wěn)定性和磁特性，首次實現(xiàn)了原子級磁導線的壽命預測。
俄羅斯國家原子能公司（Rosatom）在原子級制造技術(shù)方面也進行了積極探索。Rosatom不僅在核能工程領(lǐng)域具備世界領(lǐng)先地位，還在原子級制造方面進行了大量研發(fā)投入。例如，Rosatom利用原子級制造技術(shù)制備了高性能的核燃料和核靶球等關(guān)鍵材料，為核能工程的發(fā)展提供了有力支持。
二、國外原子級制造比較突出的企業(yè)發(fā)展情況
（一）麻省理工學院（MIT）
麻省理工學院在原子級制造領(lǐng)域取得了多項重要突破。該校的納米制造實驗室利用原子層沉積技術(shù)制備了高性能的薄膜材料，并研究了原子級精度的加工方法。此外，MIT還利用原子力顯微鏡進行了原子級的材料去除和組裝實驗，為原子級制造技術(shù)的發(fā)展提供了重要的科學基礎(chǔ)。
（二）西門子公司（Siemens）
德國西門子公司是全球領(lǐng)先的工業(yè)制造企業(yè)之一，在原子級制造領(lǐng)域也進行了大量投入。西門子公司致力于開發(fā)基于原子級制造的下一代芯片技術(shù)，并將其應用于納米電子學和量子計算等領(lǐng)域。通過與高校和研究機構(gòu)的合作，西門子公司不斷推動原子級制造技術(shù)的創(chuàng)新和應用。
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日本電氣公司在原子級制造領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢。NEC利用原子層沉積技術(shù)制備了高性能的薄膜晶體管，并將其應用于顯示器件和傳感器等領(lǐng)域。此外，NEC還致力于開發(fā)基于原子級制造的量子芯片技術(shù)，為量子計算的發(fā)展提供了有力支持。
�。ㄋ模┒砹_斯國家原子能公司（Rosatom）
俄羅斯國家原子能公司不僅在核能工程領(lǐng)域具備世界領(lǐng)先地位，還在原子級制造方面進行了積極探索。Rosatom利用原子級制造技術(shù)制備了高性能的核燃料和核靶球等關(guān)鍵材料，為核能工程的發(fā)展提供了有力支持。同時，Rosatom還在原子級制造技術(shù)的研發(fā)和應用方面與國內(nèi)外高校和研究機構(gòu)進行了廣泛合作。
三、市場未來發(fā)展趨勢分析
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隨著原子級制造技術(shù)的不斷突破，其在各個領(lǐng)域的應用前景將越來越廣闊。在半導體制造領(lǐng)域，原子級制造技術(shù)有望推動芯片技術(shù)的進一步發(fā)展，實現(xiàn)更高效、更低功耗的芯片產(chǎn)品。在航空航天領(lǐng)域，原子級制造技術(shù)可以制備高性能的航空航天材料，提高飛行器的性能和安全性。在核能工程領(lǐng)域，原子級制造技術(shù)可以制備高性能的核燃料和核靶球等關(guān)鍵材料，為核能工程的發(fā)展提供有力支持。
（二）國際合作與競爭
原子級制造技術(shù)的發(fā)展需要全球范圍內(nèi)的合作與競爭。各國政府和企業(yè)應加強國際合作，共同推動原子級制造技術(shù)的研發(fā)和應用。同時，各國也應加強自身的技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力，提高在國際市場上的競爭力。
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為了推動原子級制造技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，需要建立完善的創(chuàng)新生態(tài)體系。這包括加強高校、科研機構(gòu)與企業(yè)的合作，推動產(chǎn)學研用深度融合；加強人才培養(yǎng)和引進，培養(yǎng)一批具備國際視野和創(chuàng)新能力的專業(yè)人才；加強知識產(chǎn)權(quán)保護和管理，為原子級制造技術(shù)的發(fā)展提供良好的創(chuàng)新環(huán)境。
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政府應加大對原子級制造技術(shù)的政策支持和資金投入力度。通過制定相關(guān)政策措施，引導社會資本投入原子級制造領(lǐng)域；通過設立專項基金和科研項目，支持原子級制造技術(shù)的研發(fā)和應用；通過加強國際合作與交流，推動原子級制造技術(shù)的國際化和標準化發(fā)展。
四、結(jié)論
國外原子級制造技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)取得了顯著進展，各國政府和企業(yè)都在積極投入研發(fā)和應用。中投顧問產(chǎn)業(yè)研究院認為，未來隨著技術(shù)的不斷突破和產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，原子級制造技術(shù)將在各個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。同時，各國也應加強國際合作與競爭，共同推動原子級制造技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。通過建立完善的創(chuàng)新生態(tài)體系、加強政策支持和資金投入等措施，可以推動原子級制造技術(shù)實現(xiàn)更快更好的發(fā)展。
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