创新发展研究部、发展战略研究部  曹港生 袁伟 刘婧敏

原子级制造是指通过对原子及原子基元的规模化、精准化操控，在原子或分子范围内（0.1-1nm）实现材料精确加工的过程。2025年12月，上海发布《上海市原子级制造未来产业新赛道创新发展行动方案（2026-2028）》,明确对标国家战略，打造国家级原子级制造高地。发展原子级制造，既是破解当前关键核心技术“卡脖子”瓶颈、抢占全球科技竞争制高点的关键突破口，也是重塑全球高端制造格局、实现制造强国战略目标的核心支点，对保障国家产业链供应链安全、推动新型工业化高质量发展具有重大而深远的战略意义。

一、原子级制造的核心技术路径与多领域应用价值

技术方向聚焦原子级操控、测量与加工三大板块。原子级操控技术为“基础单元”，聚焦原子及原子基元的精准制备与操控，为后续制造提供操控技术与物质基础，如扫描隧道显微镜、原子团簇束流创制等。原子级检测技术为“反馈单元”，通过超高时空分辨检测与在线表征，保障制造过程的可达性、可控性与可靠性，如亚埃级激光干涉仪、三维原子探针等。原子级加工技术为“执行单元”，可实现原子级精度的材料去除、改性与构筑，如原子层沉积（ALD）、原子层刻蚀（ALE）等，已在集成电路、光学元件等领域实现应用。

应用场景深度适配上海“2+3+6+6”产业体系。赋能三大先导产业发展，如集成电路领域依托原子层沉积/刻蚀、原子级抛光等技术，可开辟半导体芯片制造新路线，显著提升晶体管集成密度与运算效率。助力六大新兴支柱产业提质，如原子层包覆与单原子催化等技术，可提升新能源电池循环寿命、创制特种新材料。支持六大未来产业创新，既以核心底层技术引领未来制造突破，又深度赋能未来信息等关联领域创新。

二、原子级制造国内外发展现状

原子级制造已成为世界制造强国竞争的战略制高点，各国加快推进技术研发、成果转化与产业布局，全力抢占发展先机。

政策支持：世界制造强国竞相布局。美国自2015年启动“从原子到产品”等计划，将原子级制造纳入国家战略。日本2018年提出“皮米制造”理念，确立超精密加工与检测优势。我国自2016年启动布局，工信部、中科院牵头部署前沿技术探索，2024年以来政策密集出台，形成“国家+地方”的协同推进体系。

技术研发：美德日等发达国家占据领先地位，我国在部分领域形成特色优势。美德日等国在单原子操控领域长期保持领先地位，测量设备与技术更加先进。我国在相关基础研究和原子层操控领域已形成特色优势，部分领域已实现产业化。

产业应用：国外产业化成熟度更高，国内发展迅速，产业规模持续扩容。高端设备和检测仪器领域，美日欧企业占据主导地位，美国应用材料、日本东京电子等龙头企业垄断了国际原子层沉积市场。我国在部分核心技术领域如原子层沉积领域已实现产业化突破，原子级催化剂、添加剂、高温合金粉体等材料领域正涌现一批科技型中小企业。

三、推动上海原子级制造技术与产业发展的若干建议

上海制造业基础雄厚、场景化应用丰富、产学研生态活跃，是国内首个发布省级原子级专项行动方案的城市，在二维半导体等前沿技术领域不断取得创新突破，具备较好的原子级制造发展基础。为进一步推动上海原子级制造技术创新与产业发展，提出以下建议。

一是强化核心技术攻关，构建创新策源体系。围绕原子级物理/化学核心机制，加强基础研究，推行“揭榜挂帅”机制，加速技术突破与成果转化。布局原子级制造基础研究大科学设施，联合高校与企业开发原子级制造设计软件、数据库与模拟仿真平台，并深度融合AI技术提升平台性能。聚焦上海集成电路产业先发优势，以产业链需求牵引地方与行业标准制定，推动相关标准纳入ISO、IEC国际标准体系，抢占行业标准话语权。

二是加速产业化落地，打造特色产业集群。聚焦集成电路芯片制造、生物医药研发、高端制造突破等高附加值场景，形成“技术—场景—产能”的正向循环。依托上海集成电路、生物医药等优势产业需求，布局原子级制造中试转化平台，推动企业制造工艺优化与设备更新，提高制造效率。搭建“核心技术—装备制造—工艺应用—检测计量”跨区域协同平台，打造全域产业生态。

三是强化多维保障支撑，夯实长远发展根基。设立原子级制造专项子基金，构建多元化投融资体系，为企业提供全生命周期资金支撑。精准招引全球原子级制造顶尖核心人才，支持校企联合培养专业化、复合型人才。强化知识产权保护，为产业长远发展筑牢制度保障。