原子级制造（Atomic-level manufacturing），又称为原子尺度制造，是一种在原子或分子层面上进行精确操控，以制造出具有特定属性和功能的纳米结构或材料的制造技术。这种技术通过在原子尺度上精确控制材料的排列和组成，实现对材料的精确控制，进而创造出具有特定性能的新型材料和设备。原子级制造不仅涉及到在原子尺度上进行加工，还包括构筑原子级细锐、精准、完美且具备超常规物性的新材料、新器件和新产品。
原子级制造是以原子为基本单元进行精准操控的变革性制造技术体系，通过电子/光子等工具实现原子级精度加工或增材制造，突破传统制造量子尺度极限，赋能产品性能逼近理论极限。其技术路径包含原子级精度制造、结构制造到逐原子创制的递进过程，被列为中国六大未来重点产业之一，是破解集成电路等产业瓶颈的”根技术”。
一、原子级制造的重要性
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。
二、原子级制造有多强？
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。
三、原子级制造的三个要素
第一个要素是技术上要实现原子级操控；
第二个是产品结构上有原子级特征；
第三个是产品物性上有极限性或颠覆性，也就是产品质量要达到特别好的标准。
目前来讲，这三个要素很难耦合在一起。比如，有些研究可以很好地操控原子，但很难做出规模化的原子产品。要想实现‘三要素’兼得，需要不同学科交叉融合来开展研究。
四、原子级制造的技术特点
1、精确性：原子级制造能够在原子尺度上精确控制材料的排列和组成，实现对分子和晶体的精准操控。这种精确性使得制造出的材料和器件具有极高的性能和稳定性。
2、可控性：原子级制造技术能够按照预定的设计和规格制造出特定的结构。通过精确操控原子的排列和组合，可以制造出具有特定性能的材料和器件。
3、多功能性：原子级制造可以制造出具有不同电子、光学、机械和化学特性的材料。这种多功能性使得原子级制造在多个领域具有广泛的应用潜力。
4、高效率：理论上，原子级制造可以减少材料浪费，因为制造过程非常精确，可以精确控制所需材料的数量和位置，从而提高制造效率。
5、极限尺寸：原子级制造是一种极限尺寸的制造技术，能够微缩器件的特征尺寸并提高制造精度。通过精确操控原子，可以制造出具有超小尺度精度和卓越性能的新型产品。
五、原子级制造适用于哪些行业领域？
1、半导体工业：原子级制造技术用于制造纳米级别的半导体器件，如微处理器和存储器，可以极大地提升器件的性能和集成度。
2、集成电路：在集成电路领域，原子级制造技术可以用于制造更小、更高效的芯片，例如，实现单原子特征的芯片，其尺寸和功耗可以降至当前指标的千分之一以下，同时计算能力提升千倍以上。
3、精细光学：原子级制造技术在精细光学领域也有应用，可以用于制造高精度的光学器件和系统。
4、高端传感：在高端传感领域，原子级制造技术可以用于开发超敏探测器等设备。
5、航空航天：原子级制造技术在航空航天领域有广泛应用，可以用于制造高性能的航空材料和部件。
6、医药：在医药领域，原子级制造技术可以用于开发新型药物和医疗设备。
7、新能源：可生产出高性能的汽车电池，能显著增长续航时间。
除此之外，在国防军工、核能、超精密仪器、量子科技等领域都有及极大的应用。
原子级制造目前处于萌芽转型阶段，2024年已成立原子级制造创新发展联盟，理事长单位设立在长春光机所，副理事长单位和秘书处单位设立在机械工业仪器仪表综合技术经济研究所（简称：仪综所），该联盟旨在搭建原子级制造政策咨询、理论创新、技术突破、产品研制、应用验证和市场推广的一体化公共服务平台，开展共性技术和核心技术研究，组织原子级材料、元器件、零部件及工艺装备攻关。

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