下一站，原子级！抢占未来产业“制高点”

01 工信部揭榜挂帅，未来产业锁定原子级制造技术

日前，工信部等七部门发布2026年工业和信息化领域创新任务揭榜挂帅工作的通知。本批揭榜挂帅围绕未来产业、装备制造、信息技术、通信、人工智能、消费品6个方向，系统布局24个专题。其中未来产业方向设置人形机器人与具身智能技术、原子级制造技术、生物制造高性能分离纯化装备、类脑智能、激光制造前沿技术5个专题。

02 什么是原子级制造？

原子是构成物质世界的基本组成单元，直径通常在0.1纳米量级，不到人类头发丝的100万分之一。

原子级制造是指将能量作用于原子，通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装，实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术。

虽然原子可以分成更小的原子核、电子等，但是从制造的角度看，原子级制造可以说是人类制造的最底层技术，也是继微纳制造之后新的制造范式，是引领未来产业变革发展的战略性技术，也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。

制造正逐渐迈入“原子级制造”新时代

03 原子级制造有多强？

原子级制造是实现原子尺度结构或原子精度加工、获得逼近理论极限性能产品的变革性制造技术体系。一方面，各种原子的尺寸在0.1～0.3纳米之间不等，因此原子级制造有望达到超精密加工的理论极限；另一方面，操控原子增材可以探索分子、材料和器件的底层创造。它颠覆性地全面突破原子级能量聚集、原子级物质限域的核心原理，带动我国制造水平从纳米走向原子级，能够突破当前尖端制造的关键卡点、引领信息材料制造长期发展，是推进新型工业化的核心“根技术”，是抢夺国家先进制造话语权的新赛道。

原子级制造在材料开发、半导体制造、航空航天、能源催化、生物医药、核能工程、精密加工、信息技术等领域展现出强大的应用能力和前景。以集成电路行业为例，具备单原子特征的芯片，其尺寸、功耗将降低至当前的1‰以下，计算能力则提升1000倍以上。在太阳能转化方面，通过原子级精准调控钙钛矿晶体结构，减少钙钛矿太阳能电池缺陷密度，提升稳定性，使热稳定性温度从85℃提升至120℃。在能源存储方面，原子级制造通过精准调控材料微观结构，解决电池容量衰减、安全性差、充电速度慢等瓶颈问题，推动锂离子及其他新型电池技术升级。

原子级制造的代表性应用及其未来展望

04 “原子级制造”有哪些关键问题？

原子级制造不是纳米制造在尺度上的简单延伸，而是有着许多与纳米制造截然不同的理论与工艺亟待探索，也有着包括高端芯片、新型显示等领域未来产业发展的需求牵引。

原子层制造包括原子层去除、原子层沉积/生长、原子层改性、原子级缺陷控制。现有的超精密制造技术通常采用多源外场协同的调控作用来实现控制精度的提升，但绝大部分能场均具有空间扩展特性，其与原子层制造的原子级限域、定域控制要求之间存在矛盾，导致原子层分辨率的去除、沉积和改性等面临巨大挑战。

先进芯片制造工艺中的原子层制造技术

由原子/分子团簇直接构筑功能器件或构件，是产品制造的新形式，能够颠覆现有制造方式获得的产品性能，也是物质科学发展的未来。国内外研究人员围绕原子/分子团簇材料的宏量制备、原子/分子团簇结构的跨尺度构筑、原子/分子团簇高性能器件制造等层面开展了相关研究。目前仍有诸多基础理论问题有待明确。

原子/分子团簇器件制造的发展现状、挑战与趋势

此外，原子级制造的测量与表征成为其理论揭示、过程优化与精度/品质可靠性保障的核心基础。其关键在于如何在电子、原子和分子层面,实现原子级制造过程中光子—电子—声子相互作用的超快观测与动态表征。

05 原子级制造，“萌芽”待破土

虽然我们目前已经在原子尺度物质科学研究领域取得一些进展，但距离以批量化、一致性为本质特征的制造工艺的实现仍然存在较大差距。

原子级制造目前正处于从理论创新、关键技术突破向产业化迈进的关键阶段。

业界认为，原子级制造涉及机械、材料、物理、化学等多个学科领域，需提前布局，借鉴成熟产业培育模式，强化原子级制造战略力量建设，培养跨学科交叉复合型人才和工程型人才，推进校企融合发展。国家层面应进行全局性谋划、前瞻性布局、系统性推进，抢抓原子级制造发展战略机遇期，抢占未来国际先进制造产业主导权。

参考资料：

雒建斌等.原子级制造的关键基础科学问题

张立民等.原子级制造：从微观尺度重构物质世界

祝世宁等.五院士联合署名：打造原子级制造未来产业新赛道

工信部、科普中国、科技日报、中国科学报、中国高新技术产业导报等