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中投網2025-01-13 16:10 來源：中投網
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隨著全球經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前沿。這一領域的發(fā)展不僅有望推動制造業(yè)的轉型升級，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)展領域產生深遠影響。
一、國外原子級制造發(fā)展較好的國家
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美國在原子級制造領域的發(fā)展起步較早，從2015年起就率先部署相關研究計劃。國防部高級研究計劃局（DARPA）啟動了“從原子到產品”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構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鍵技術。
2022年，美國發(fā)布了《先進制造業(yè)國家戰(zhàn)略》，強調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。
（二）德國
德國在原子級制造領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。
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日本在原子級制造領域同樣具有顯著優(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研究，取得了多項重要進展。
在企業(yè)和研究機構方面，日本電氣公司（NEC）、富士通公司等在原子級制造領域進行了長期投入，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。
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俄羅斯在原子級制造領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）在原子級制造技術方面也進行了積極探索。Rosatom不僅在核能工程領域具備世界領先地位，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制備了高性能的核燃料和核靶球等關鍵材料，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
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麻省理工學院在原子級制造領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，為原子級制造技術的發(fā)展提供了重要的科學基礎。
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德國西門子公司是全球領先的工業(yè)制造企業(yè)之一，在原子級制造領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，并將其應用于納米電子學和量子計算等領域。通過與高校和研究機構的合作，西門子公司不斷推動原子級制造技術的創(chuàng)新和應用。
（三）日本電氣公司（NEC）
日本電氣公司在原子級制造領域具有顯著優(yōu)勢。NEC利用原子層沉積技術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，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域具備世界領先地位，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制備了高性能的核燃料和核靶球等關鍵材料，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的研發(fā)和應用方面與國內外高校和研究機構進行了廣泛合作。
三、市場未來發(fā)展趨勢分析
�。ㄒ唬┘夹g突破與產業(yè)應用
隨著原子級制造技術的不斷突破，其在各個領域的應用前景將越來越廣闊。在半導體制造領域，原子級制造技術有望推動芯片技術的進一步發(fā)展，實現更高效、更低功耗的芯片產品。在航空航天領域，原子級制造技術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。在核能工程領域，原子級制造技術可以制備高性能的核燃料和核靶球等關鍵材料，為核能工程的發(fā)展提供有力支持。
�。ǘ﹪H合作與競爭
原子級制造技術的發(fā)展需要全球范圍內的合作與競爭。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的研發(fā)和應用。同時，各國也應加強自身的技術研發(fā)和創(chuàng)新能力，提高在國際市場上的競爭力。
�。ㄈ﹦�(chuàng)新生態(tài)體系建設
為了推動原子級制造技術的持續(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、科研機構與企業(yè)的合作，推動產學研用深度融合；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；加強知識產權保護和管理，為原子級制造技術的發(fā)展提供良好的創(chuàng)新環(huán)境。
�。ㄋ模┱咧С峙c資金投入
政府應加大對原子級制造技術的政策支持和資金投入力度。通過制定相關政策措施，引導社會資本投入原子級制造領域；通過設立專項基金和科研項目，支持原子級制造技術的研發(fā)和應用；通過加強國際合作與交流，推動原子級制造技術的國際化和標準化發(fā)展。
四、結論
國外原子級制造技術的發(fā)展已經取得了顯著進展，各國政府和企業(yè)都在積極投入研發(fā)和應用。中投顧問產業(yè)研究院認為，未來隨著技術的不斷突破和產業(yè)的不斷發(fā)展，原子級制造技術將在各個領域發(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實現更快更好的發(fā)展。
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