精密划片机

孚光精仪公司联合德国,俄罗斯和立陶宛合作伙伴历时2年研发的新一代飞秒激光蓝宝石划片机和飞秒激光蓝宝石切片机成功问世，将大幅度提高智能手机蓝宝石屏的加工效果和效率，据悉，这一新技术将在10月份向全球推广。这种飞秒激光蓝宝石划片机和飞秒激光蓝宝石切片机采用全球领先的工业级飞秒激光，突破飞秒激光成本高，效率低的缺点，革命性地提高蓝宝石划片和切割效果，没有毛刺，没有熔融问题产生。经过评估，这种飞秒激光蓝宝石划片机和飞秒激光蓝宝石切片机达到了预定研发目标，具有如下优势：不仅适合蓝宝石划片切割，还适合不同玻璃的加工满足不同形状切割需求高速划片切割，划片速度高达800mm/s光滑切片，粗糙度Ra www.f-opt.cn Tel: 021-51300728, 4006-118-227

据扬子晚报报道，中电鹏程已研发出第三代半导体晶圆划片机，晶圆吸真空后产品的平面度小于5微米，实现半导体“卡脖子”设备国产化替代，预计年底开始量产。图片来源：扬子晚报2020年9月，中电鹏程智能装备公司在南京江宁开发区揭牌运营，由中国电子信息产业集团有限公司下属“中电工业互联网有限公司”与“深圳长城开发科技股份有限公司”共同投资组建，是落实中国电子“两平台一工程”战略布局的标志性项目。据扬子晚报报道，中电鹏程相关负责人介绍，国内和国际巨头在第三代半导体以及装备研发方面正处于发展初期，基本处于同一起跑线，现在研发第三代半导体装备，就是想要实现弯道超车的目标。

p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" http://106.54.196.49:8070/api/2020-10-30/1604027113969.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 10月29日，先进微电子装备（郑州）有限公司最新产品发布会在合肥举行，在本次发布会上先进微电子向业内各界展示了由ADT中国研发团队携手以色列ADT研发团队及英国LP研发团队精心打造的12英寸全自动双轴划片机。同时借此机会，先进微电子也亮相了一系列面向行业需求和应用场景的晶圆及封装模组的切割划片解决方案，以满足各家用户在半导体芯片生产过程中对于精度、效率和灵活性的更高需求。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在本次发布会上，首先由ADT全球副总裁JESSE PARKER先生介绍了公司在国际、国内市场的拓展情况，对此次的新产品作了简要介绍。最后由先进微电子装备（郑州）有限公司董事长赵彤宇致辞，他提到，近两年整个国内半导体行业都面临着前所未有的压力，不管是从用户需求还是市场挑战，每一个业内人士都需要进行自我改变和产品升级，以达到突破性的成果。而这也正是先进微电子及其子公司一直以来的执着追求，不断为市场和客户提供高效、可靠、易于操控的高端切割划片机解决方案。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 作为一家中国企业，先进微电子装备（郑州）有限公司在成立初期，便由河南省政府、郑州市政府、上市公司光力科技、中科院微电子所下属基金等多家政府平台、企业平台和中国科学院平台共同出资构建，力在打造一个成熟的、能够在半导体芯片封测高端装备领域起到龙头作用的、专注于半导体设备研发、生产和销售的高科技企业。2019年10月，公司全资收购了全球第三大半导体切割设备生产商——以色列先进切割技术有限公司（ADT，Advanced Dicing Technologies）。收购完成后，在多方技术融合的同时公司大力投入创新研发，在结合国际与国内市场情况及客户需求的基础上，经过不到1年的时间就研发出12英寸全自动双轴划片机，实现了晶圆及封装模组切割划片的整机、技术方案、售后服务的全面国产化布局。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " ADT 8230是一款高效率、高精度、高性能、低使用成本的双轴(对向)全自动划片机。最大切割工件尺寸可达12英寸。8230系列使用最新开发的图形用户界面(GUI)，17英寸触摸显示屏具有更好的灵活性和视觉效果。所配备的空气主轴转速可达60,000rpm/1.8KW，更换刀片时可锁定主轴，操作更快速、便捷，实现了晶圆等产品搬送、拉直、切割的全自动化。同时可基于自动刀痕检查功能进行自我调整，优化切割品质。在机器运转过程中具有切割过程信息记录功能、耗材（Blade）使用记录分析功能，设备生产数据记录分析功能和操作员生产数据记录分析功能，能够进行设备生产效率分析和人员绩效分析，大大提高了用户的生产管理效率和管理的精准度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " ADT 8230采用17寸触摸屏，切割过程中可以同时监控机器运行状态；下拉式多信息显示界面，对机器状态可一目了然；追随式键盘设计，更高效的数据编辑；局部放大镜功能大幅提升对准精度；同时可根据用户的使用习惯对用户界面进行定制；在该设备的结构特点和优势方面，采用了软硬件均模块化的设计，更大功率的空气主轴，UV照射解胶，强制排风，去离子风扇，工作台无限制旋转等，还可快速增加联机联网功能。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " ADT作为世界三大切割划片系统供应商之一，所生产的设备在切割划片精度、效率、切割品质等方面处于世界领先水平，其设备被广泛应用于LED封装、LED砷化镓晶圆、分立器件晶圆、无源器件、微电子传感器、晶圆级相机模组、图像传感器、摄像机镜头、红外滤光片、光纤、射频通信、医疗传感器、组装与封装、磁头、硅片等领域。其客户涵盖华为、TE、Epson、Diodes、长电科技等60多家全球知名企业。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 收购之后，先进微电子主营ADT品牌的切割划片机、周边设备以及刀片等产品。销售总部（上海精切半导体设备有限公司）设立在上海浦东，在全球进行销售和售后服务的网点遍布于美国（亚利桑那州和宾夕法尼亚州）、中国台湾地区、菲律宾、欧洲（英国）和以色列等地；在苏州纳米城设有约500m2的千级洁净室及全套对晶圆和电子产品进行切割划片试验、设备DEMO的应用开发和客户培训的基地；在国内除上海的技术服务团队外，其服务网点和工程师遍布于苏州、天津、成都、深圳等地，可为大陆客户提供及时的技术服务。在未来，公司将整合国际化技术资源以及创新研发能力，努力实现中国半导体高端切割划片系统的国产化替代，积极迎接半导体行业即将带来的机遇与挑战。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 先进微电子表示，目前多台新设备ADT 8230已在多家国内知名半导体集成电路封测企业进行生产性试用与评测，已获得了这些用户的好评。 /p

12月30日，国内半导体专用设备研发制造领军企业——沈阳和研科技股份有限公司与沈北新区成功签约，企业计划投资3.15亿，在沈北兴建半导体产业项目。此次签约，标志着沈北新区在半导体产业发展上迈出突破一步！新项目，新期待12月30日，沈阳和研科技股份有限公司与沈北新区（辉山经开区）正式签约。企业计划投资3.15亿，拟建设占地95亩的半导体精密设备生产基地项目，项目达产后，预计第一年实现产值5亿元，三年实现产值10亿元。沈北新区区委书记、辉山经开区党工委书记吴军，沈阳和研科技有限公司董事长袁慧珠等政企双方相关负责人出席了签约仪式。新产业，新亮点沈阳和研科技股份有限公司成立于2011年， 目前正在筹备上市，是一家专业从事半导体专用设备及配件耗材的研发、生产、销售、咨询、服务于一体的多元化公司，也是国内半导体行业的领军企业。公司主营业务划片机及其相关半导体封装设备等在行业排名国产设备第一；在国内半导体精密划切细分领域市场占有率第一；和研制造的划片机全国市场销量、品牌效应、技术、售后服务排名第一。公司合作伙伴包含比亚迪、中国电科、阿里巴巴、华为、腾讯、晶导微电子等一众知名企业。特别值得一提的是，和研科技作为辽宁省集成电路封测领域优势企业，曾研发出辽宁省首台12英寸高精度全自动精密划片机，实现了对国外垄断产品的国产化替代，推动了精密磨划设备的国产化进程。该公司此次与沈北签约的项目，主要建设半导体设备生产车间、研发楼、实验室、办公用房及配套设施等。项目建成后，将成为沈北新区打造半导体产业的全新引擎，未来将为沈北半导体等战略性新兴产业发展起到重要作用，更将为全市全省半导体行业贡献新的经济增长点。

海顿科克直线传动是世界领先的直线运动产品制造商，公司最近发布了一个驱动精密显微镜窄片平台的应用，该工作平台移动的最小步长为15微米，最大推力为13N，在这个非常紧凑空间里的实现传动要求，无疑这是一个完美的机械结构，在精密的微流体或者光学仪器中经常会有这种需求。这个结构大约有22MM宽，25.2MM高，其行程最大可以达到64MM。 一个轻型的经过阳极氧化的铝合金型材做成的底座，底座两端分别安装有螺杆衬套和电机安装支架，整个结构的核心是海顿15000系列的永磁式直线步进电机，该电机已经成功应用在几千种结构应用中，该电机不需要复杂的控制设备，只需要简单的速度脉冲和方向信号。 整个结构的移动滑块是用带有自润滑效果的聚缩醛材料做成，滑块本身带有张紧弹簧，这能使滑块在运动过程中保证运动的精确性，滑块由2根涂有TFE涂层的直线滑轨做导向。滑块由KERK的螺杆驱动，螺杆由303不锈钢制成，并且由5种导程可选，分别是0.3MM,0.4MM,0.5MM,1.0MM,2.0MM,该螺杆一端固定在底座的螺杆衬套中，由于螺杆精密，所以当电机工作时，自然可以实现高精度的运动控制。 该电动载片平台结构还可以客户化定制，比如客户特定的底座，不同的行程（最高可达64MM）,传感器安装，客户化的布线等等，都可以根据客户要求定制。 更多信息请访问海顿直线电机（常州）有限公司网站http://www.haydonkerk.com.cn

4月23日，河北圣昊光电科技有限公司投资建设的芯片检测及关键设备研发生产基地项目开工。该项目位于石家庄市高新区，为战略性新兴产业项目，已列入河北省2022年省重点建设项目，计划总投资4.3亿元，建设规模约4.4万平方米。芯片检测及关键设备研发生产基地项目主要用于光通信芯片检测及关键设备研发生产。项目建成后，在优化办公环境、扩大生产规模的同时，将有助于吸引全球优秀科技人才，使科技成果快速转化为生产力，为企业和社会创造良好的经济和社会效益。据了解，河北圣昊光电科技有限公司成立于2017年，注册资金3600万元，位于石家庄鹿泉经济开发区，现有职工50人，其中研发人员20名，公司是省高新技术企业、国家科技型中小企业，主要从事光通信芯片测试设备、划片裂片设备、排Bar设备制造和激光器、探测器、双抛片的分割、外观检测、电性能测试等代工服务，通过质量管理体系认证、武器装备质量管理体系认证，欧盟CE产品认证，建有4条芯片产品代工生产线，具备年加工激光器收光（PD）芯片12亿颗、激光器发光（LD）芯片1.2亿颗能力；建有芯片测试和划片裂片设备试验组装车间，具备年生产测试机150台、划片机裂片机100套能力。2020年4月以来先后有SY-0110A化合物半导体芯片划片机、芯片测试机、PD接收器等9款产品实现产业化。主要客户为中国电科13所、44所、华为海思光电子、仕佳光电、厦门三安集成电路等企业。2018年，公司实现营业收入91.5万元，2019年实现营业收入134.6万元，2020年1-10月实现营业收入2000万元，利润400万元，全年预计达到6000万元，利润1200万元，明年预计营收可达到3亿元，利润6000万元。圣昊广电首席技术官曾在国外工作23年，是业内著名芯片评测专家，公司与清华大学、北京理工大学、西安电子科技大学、石家庄铁道大学开展紧密合作，并与西安电子科技大学郝跃院士团队签署合作协议。圣昊光电的低温LD芯片测试机、双温LD芯片测试机产品已进入华为公司设备供应链，成为华为光通信芯片检测设备国内唯一合格供应商。

p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp 一根细细的金属探针正在一块名片大小的电路板上循环画圈，探针内流下的液体逐渐围成一个圆环。“这是我们通过3D打印而成的微电极阵列，再用硅胶进行二次加工后，可用于药物机理检测等领域，检测效率将大大提升。”日前，在西湖大学精密智造实验室，正在显示屏前监测情况的西湖大学工学院周南嘉实验室博士生朱沛然对记者说。 /p p style=" margin-top: 10px line-height: 1.5em " 　　西湖大学工学院特聘研究员周南嘉团队自主研发的这项微米级精度三维精密制造技术，是目前国内最高精度的电子3D打印技术，以新材料作为突破3D打印精度极限的核心，设计全新的3D打印功能材料，实现了百纳米至微米级别电子3D打印。 /p p style=" margin-top: 10px line-height: 1.5em " 　“我们开展的最小尺度的3D打印，就是直接在芯片上用3D打印进行加工。”周南嘉说。周南嘉团队将3D多材料打印技术引入芯片级高端制造领域，利用3D打印技术进行三维高精度光电封装、制造高频无源器件，例如可将天线尺寸缩小到十微米至百微米级别。周南嘉介绍，这一做法较现有的加工方式，在精度上提升了1个到2个数量级，从而让3D打印技术得以应用到毫米波技术、光通讯、微型机器人、柔性电子等领域，为未来小型化、集成化、个性化电子设备提供新的制造方案。 /p p style=" margin-top: 10px line-height: 1.5em text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/8b30d035-636c-4309-892f-b615fbb5a600.jpg" title=" t011b1664dd6ab99891.webp.jpg" alt=" t011b1664dd6ab99891.webp.jpg" / /p p style=" margin-top: 10px line-height: 1.5em text-align: center " span style=" font-family: 宋体, SimSun " strong span style=" color: rgb(63, 63, 63) " 西湖大学工学院特聘研究员& nbsp 周南嘉 /span /strong /span /p p style=" margin-top: 10px line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 当下，电子与光学领域核心功能器件与系统加工对技术精度的要求越来越高，传统工艺难以满足产品需求；同时，目前市场上为人所熟知的3D打印主要以激光烧结、光固化等工艺为主，其产品主要为金属、航空件以及塑料等聚合物，但这些3D打印产品往往仅具备结构而无法功能化。这些都成为当下相关行业领域的痛点。 /p p style=" margin-top: 10px line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 在周南嘉看来，3D 打印并不只是能够实现具体的结构，更重要的是实现特定的功能。依托西湖大学精密制造实验室及浙江省3D微纳加工与表征重点实验室，周南嘉以精密增材制造技术为核心，基于先进功能材料和三维集成技术方面的优势，开发了多材料、多尺度的灵活加工工艺。 /p p style=" margin-top: 10px line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp “在超高精度 3D 打印方面，工艺本身并不复杂，要实现超高精度以及多样化功能，真正在实际应用上取得突破，从源头出发，实现材料方面的突破才是关键。”周南嘉说。通过材料和技术两方面的努力，突破目前的打印精度之后，其团队自主研发的微米、亚微米级3D打印技术与材料体系成功解决了这些难题。“其实，今后生活中常见的显示屏、手机、可穿戴设备、无人机、汽车导航、医疗健康仪器等许多电子产品的‘内脏’里，就能找到我们产品的身影。”周南嘉说。 /p

新华网长春12月3日电 记者2日从中国科学院长春光机所了解到，我国高精度衍射光栅刻划机项目已经开始实施，预计2012年研制成功。 　　据国家光栅制造与应用工程技术研究中心常务副主任唐玉国博士介绍，新型光栅刻划机性能优越，最大刻划面积达400毫米×500毫米，最大刻线密度为6000线/毫米，均是国际一流水平。该精密机械系统还将包括采用完全符合“阿贝原则”的多层台结构、承重兼导向的一体式石英刀架导轨、金刚石刀具的中途连续切换技术以及实现连续运行与间歇刻划相结合的独特工作方式等多个创新点。 　　说起被称为“精密机械之王”的光栅刻划机，很多人觉得陌生，认为离自己的生活很远。其实大到空间探测，小到血糖化验，都少不了光栅发挥作用，而光栅刻划机就是制造光栅的工作母机。 　　唐玉国表示，光栅是光谱仪器的核心元件，只有拥有了新的光栅技术，才能催生新的光谱仪器，推动整个光谱仪器行业的创新和发展。研制大型高精度衍射光栅刻划机将大幅度提升我国光栅制造水平，促进光谱仪器产业及光谱测试技术的快速发展，提升我国精密机械制造行业的自主创新能力。 　　据了解，该项目将在我国长期技术积累、关键技术获得突破的基础上，依托中科院长春光机所及联合国内相关技术力量进行研制。目前已经获得国家重大科研装备研制项目支持，经费达1.18亿元。此外，该项目已被吉林省纳入十个重大科技攻关项目之列。

近期，中国科学院沈阳自动化研究所智能检测与装备研究室IDE团队在国家重点研发计划项目的支持下，经过艰苦攻关，创新性提出了高负载大可变量程的大型圆柱度测量新方法，并依此方法研发了大型圆柱度测量仪。　　圆柱度是精密回转类零件重要的精度指标之一。目前，圆柱度测量仪大多通过接触式传感器获取被测目标信息，采用精密转台回转的方式实现测量，如英国Talyrond公司研制的最大测量直径达1.6米的1600型圆柱度测量仪。接触式传感器的可形变量极小，在圆柱度测前定心调整过程中，大偏心距累积的运动定位误差极易超出传感器的极限行程而造成传感器损坏。受被测对象的尺寸、重量及高精密转台的制造技术等因素的影响，过大的载荷将严重影响精密轴系的回转精度，所产生的随机误差难以通过算法有效补偿，无法满足大型工件的高精度测量需求。对于直径超过2米的大型轴承套圈，由于零件尺寸巨大、圆柱度测量精度要求高以及测量环境的局限性，现有的接触式传感器与转台回转的测量方式难以满足其测量要求。因此，亟需研究针对大型回转类零件圆柱度的现场快速精密测量方法及相应的评定技术。　　沈阳自动化所智能检测与装备研究室IDE团队提出的高负载大可变量程的大型圆柱度测量新方法采用具有精密、隔震等特性的气浮驱动技术，配合精密耦件，通过测前快速自适应偏置调整技术实现工件测前自动定心，采用精密测头回转的方式快速获取有效测量信息。在测量原理方面，提出了更完善的圆柱度测量模型及误差分离算法，测前定心与实际测量采用分立的运动控制系统，既解决了大型工件的载荷问题，又能够通过模型参数拟合的方式实现偏心、测量线偏置、被测圆柱轴倾斜等误差的精准分离；测量系统采用对称式双测头测量方案，综合了非接触式位移传感器安全、柔性的特点与接触式位移传感器精密、可靠的特性。本方法的提出突破了传统测量方法在大型圆柱度测量过程中的局限性，实现了大型回转类零件圆柱度测前自适应偏置调整和现场快速精密测量。大型零件圆柱度测量仪样机　　目前，该研发团队已完成大型圆柱度测量仪原理样机的研发工作，并在《光学精密工程》《中国激光》等高质量期刊发表相关论文2篇，申请发明专利4项。经过国家权威计量专家及天津计量院的检定，大型圆柱度测量仪样机的回转精度为42.6nm，Z向导轨精度139nm/100mm，最大测量直径为2500mm，且其测量范围可根据使用需求进一步拓展。这意味着该原理样机的核心技术指标已达到国内领先、国际先进水平。本项目的实施将进一步夯实我国大型轴承及以大型轴承为核心基础部件的高端装备的制造技术基础，填补直径大于2米的大型轴承圆柱度测量仪的国内空白，掌握大型圆柱度测量仪的核心技术，提高轴承及相关行业的自主创新能力，为我国高铁、风电和高档数控机床等高端装备制造业的进一步发展提供保障能力，对我国从制造大国迈向制造强国，具有重要的现实意义和巨大的社会经济效益。

新年伊始，中国电科自主研发的SiC外延炉、激光封焊设备、HP-6100自动划片机等高端半导体装备开启密集“发货模式”，以实干创新引领保障高质量发展。自主研发的40台SiC外延炉成功在客户现场进驻，技术团队正加快做好安装、调试工作，确保设备交付验收。SiC是制作高温、高频、大功率电子器件的理想材料，在新能源汽车、光伏产业、高压输配线和智能电站等领域应用需求日益增加。SiC外延设备作为第三代半导体SiC器件制造核心装备之一，研制难度极大，在整个产业链中起着承上启下的重要作用。目前，SiC外延炉已成功出货百余台，稳定的设备性能持续收获多个市场订单和客户好评。自主研发的激光封焊设备顺利发往客户现场，这是今年首台、累计第五十台设备发货，深受用户好评。激光封焊设备是微波组件制造的关键装备，主要用于组件的气密性封装，可有力保护内部裸芯片及电路免受外部环境影响，保障组件性能的长期可靠性和稳定性。设备在国内市场占有率常年稳居领先地位，有力保障了微组装领域的创新发展。自主研发的数十台HP-6100自动划片机批量发往客户现场。划片机是半导体封装环节的重要设备，HP-6100自动划片机广泛用于多种材料切割，尤其擅长多片切割，适用于陶瓷基材类、玻璃、封装体类、硅晶圆类、分立器件的划切工艺，是划切产品中历经多年打磨深耕的“明星机型”。科研团队正加快推进技术攻关和更新迭代，为实现高水平科技自立自强贡献力量。

传统半导体封装主要实现对芯片的保护和电信号的对外连接，其工艺流程为：划片、装片、键合、打线、塑封、电镀、上球、打标、切筋成型等工序 先进封装则进入到晶圆级领域，将多颗晶圆通过堆叠、硅通孔乃至异质键合等微纳加工技术将芯片提升至系统级水平，同时实现更小的体积，更低的功耗和更高的速度。在晶圆制程技术提升放缓的大背景下，先进封装成为延伸摩尔定律的一大支柱。封装设备技术和加工制造能力是封装行业发展的要害与瓶颈。全球封装设备呈现寡头垄断格局，ASM Pacific、K&S、Besi、Disco、Towa、Yamada等公司占据了绝大部分的封装设备市场，行业高度集中。据统计，全球封装设备市场总体规模约40亿美元，其市场规模近年来不断扩大，2018年全球封装设备市场规模占全球半导体设备市场比例为6.2%，仅为制程设备市场规模的1/13，也略低于测试设备市场规模。在先进封装应用的推动下，封装设备市场规模预计2021年将增长56%，达到60亿美元。中国大陆半导体产业起步较晚，整体上落后于以美国、日本为代表的国际半导体强国，但凭借政府重大科技“02专项”以及持续出台的多项半导体行业相关政策的支持，其半导体产业发展迅速。目前，中国大陆集成电路封测环节发展成熟度好于晶圆制造环节，近十年来集成电路封装测试行业销售总额保持连续增长，由2011年的976亿元增长至2020年的2,510亿元，复合增长率高达11.07%，但封装设备与测试设备中国国产化率均远低于晶圆制程设备的国产化率。据中国国际招标网数据统计，封测设备国产化率整体上不超过5%，低于制程设备整体上10%-15%的国产化率，且缺乏具有国际知名度的大型封装设备制造厂商，封装设备的国产化亟需产业自强和产业链及政策重点培育。目前中国大陆各类封装设备绝大部分被进口品牌主导，装片机主要品牌为ASM Pacific、Besi、日本FASFORD和富士机械，倒片机主要品牌为ASM Pacific、Besi；打线设备主要品牌为美国K&S、ASM Pacific、日本新川等；划片切割及研磨设备主要品牌为DISCO、东京精密等；塑封系统主要品牌为Besi、日本Towa、ASM Pacific和日本Yamada。经过多年的技术积累及市场培养，部分国内半导体封装设备厂商的设计制造能力日渐成熟，全自动塑封系统和全自动切筋成型系统实现了中国国产设备从无到有的突破，并逐渐发展壮大。中国大陆半导体塑封设备市场主要包含手动塑封压机、传统封装领域的全自动封装系统以及先进塑封设备。手动塑封压机目前能满足TO类、SOP、DIP等不同产品的塑封需求，已替代进口实现国产化。全自动封装系统国产设备代表公司为文一三佳科技股份有限公司及安徽耐科装备科技股份有限公司，现有机型能满足SOD、SOT、SOP、DIP、QFP、DFN等大多数产品的塑封要求。经过多年的发展，虽然与国外一流品牌尚有差距，但差距在不断缩小，正在逐步替代进口实现国产化。封装企业转变观念，大力扶持国产设备的技术进步和生产应用，使得国产设备在很多性能方面取得明显进步。全自动封装系统和全自动切筋成型系统在良率、稳定性、UPH及MTBA等性能指标方面已经达到国际先进水平，配合自主研发的移动预热台系统、树脂称重系统和自润滑系统等创新功能，市场认可度不断提高。以长电科技、通富微电及华天科技为代表的大型知名封测厂商均已逐年加大了国产设备的采购比例，国产设备与日本Towa、Yamada等国际知名品牌设备在同一封装生产车间里齐头并进生产运行已经屡见不鲜。先进封装在提升芯片性能方面展现的巨大优势吸引了全球各大主流IC封测厂商乃至台积电、Intel等晶圆制造厂商在该领域的持续投资布局。以板级和晶圆级封装为代表的先进封装对塑封设备提出更高的技术，需要采取将半导体芯片浸入事先液化的流动性树脂内进行树脂固化的加工方式。国际设备公司已相继开发了先进塑封设备，而中国产先进塑封设备目前还处于初级开发阶段，更需要在新跑道上努力前行，提升产品竞争力和附加值。据相关机构统计，2020年中国大陆半导体全自动塑封系统目前市场规模约为20亿元，其中Towa每年销售量约为200台、Yamada约为50台、Besi约50台、ASM约50台、文一三佳科技股份有限公司及安徽耐科装备科技股份有限公司每年各20台左右。中国大陆现有手动塑封压机存量超过10,000台，每年新增约500台，根据劳动力和成本限制情况，手动塑封压机新增数量将呈递减趋势，存量市场也将在未来5至10年内逐步被全自动塑封系统替代。可以预见中国大陆手动塑封压机各种形式的自动化升级改造潜在市场规模约500亿元。此外，在全自动切筋成型系统方面，中国大陆部分国产设备厂商技术已趋于成熟，市场需求每年约65亿元。随着中国大陆承接第三次半导体产业转移的行业机遇，且随着AI、物联网、新能源汽车、5G通信、可穿戴设备等行业的飞速发展，半导体封测行业市场规模也将迅猛增长。以长电科技、通富微电、华天科技为代表的中国半导体封装企业已进入全球封测行业前十，在全球封测市场占据重要的地位。受中美经济摩擦的影响及中国国家产业政策的支持，中国大陆产生大量半导体封测新兴企业，催生了对封装设备的巨大购买力，其半导体封测行业市场规模占全球市场规模比例有较大的提升。中国大陆国产半导体封测设备企业应当抓住时代机遇，加大研发投入和自有知识产权建设，主动寻求与下游封测厂商的合作机会，持续开发新产品及配套的系统升级，对标国际先进技术，不断提高设备综合性能，尽快提升封装行业的设备国产化率并在先进封装设备领域实现良好开端，逐步完善设备产品链，用中国制造的设备促进国际半导体封装行业的进步与繁荣。

2022年6月6日，《深圳市培育发展精密仪器设备产业集群行动计划（2022-2025年）》（以下简称《计划》）发布，提出到2025年，深圳市精密仪器设备产业增加值达到200亿元。据悉，深圳市精密仪器设备产业具有一定的生产规模和产品竞争力，数字多用表、电子测量仪器、电能表等细分领域集聚了一批重点企业，高速高精点位操作技术、厘米级型谱化移动测量装备等关键技术研究成果获得国家科技奖，建成深圳市大型科学仪器共享平台等一批公共服务平台和创新载体。2021年深圳市精密仪器设备产业增加值为128亿元。随着制造业数字化转型对设备和生产过程的精密度和智能化水平提出了更高要求，精密仪器设备作为制造数据获取的基本感知和测量工具，市场发展潜力较大。而深圳市产业门类齐全、产业配套完善、企业主体活跃，可为精密仪器设备产业发展提供丰富的应用场景支撑。基于深圳市精密仪器设备产业发展现状与机遇，《计划》制定了工作目标：到2025年，深圳市精密仪器设备产业增加值达到200亿元，其中工业自动化测控仪器增加值达到百亿级规模，信息计测与电测仪器、科学测试分析仪器及各类专用检测与测量仪器实现快速增长。培育形成一批具有自主知识产权和品牌影响力的高端精密仪器设备产品，核心技术和关键零部件对外依存度显著降低，建设制造业创新中心、企业技术中心等各类创新载体10家以上。健全精密仪器设备检测、认证和计量服务体系，建成一批公共服务平台，形成体系完整、优势明显的产业生态。培育3-5家细分领域骨干企业，新增10家制造业“单项冠军”、专精特新“小巨人”、“独角兽”企业。电工仪器仪表、供应用仪器仪表、导航系统仪器等领域实现国际领先，示波器、频谱分析仪等中高端产品市场占有率显著提高，主导或参与制定一批国际、国家标准，企业品牌国际影响力大幅提升。为实现目标，《计划》还提出了四项重点任务及六项重点工程，并在南山区布局研发设计环节，在光明区、宝安区、龙华区布局研发设计和生产制造环节。《计划》鼓励企业重点突破关键短板环节，聚焦科学测试分析仪器、各类专用检测与测量仪器等高端精密设备产品短板，着力攻关智能传感、高精度测量等关键技术，提升高端精密仪器设备安全可控水平；鼓励重点企业、科研院所、高等院校等创新主体联合开展高端仪器整机和核心零部件攻关，提高精密仪器设备产业技术创新能力。此外全面优化产业结构体系，打造高端品牌和质量样板，全面提升市场竞争力。《计划》还鼓励企业开展核心关键环节创新突破工程，聚焦高精度压力传感、超声传感、图像传感等智能传感技术，芯片化测量、超精密测量、量子精密测量等测量技术，可靠性设计及试验验证技术等核心技术领域，组织实施一批“揭榜挂帅”及重大技术攻关项目；鼓励用户企业与研制企业、科研院所、高等院校等创新主体深化合作，突破精密光学仪器、分析仪器等高端仪器设备产品所需的基础工艺、关键零部件、质控软硬件、标校技术等关键共性技术，缩短与国际先进产品的差距。同时开展产业支撑服务能力强化工程、标准和知识产权体系建设工程、质量提升与品牌培育工程、自主产品规模化应用工程、企业竞争力成长工程。《计划》在深圳市精密仪器企业中引起强烈反响。中图仪器股份有限公司副总经理张鹏表示，这对于企业来说无疑是巨大的利好。企业从孤军奋战到集群发展，有利于构建健康的产业生态，更有利于企业行稳致远。“这将有利于实现核心技术的突破，弥补关键零部件的短板，从而对标国际先进水平，支撑整个制造业的升级。”张鹏说。张鹏认为，精密仪器产业门槛较高，深圳率先发展这个产业集群，有利于形成先发优势，与深圳敢闯敢试、勇立潮头的城市精神十分契合。

今年4月，北京市经济和信息化局等五部门印发《关于支持发展高端仪器装备和传感器产业的若干政策措施实施细则》，指出将加快推动高端仪器装备和传感器产业发展。　　继北京之后，深圳市近日正式发布《深圳市培育发展精密仪器设备产业集群行动计划(2022-2025年)》，又一城市官宣培育发展精密仪器设备产业集群。原文如下：深圳市培育发展精密仪器设备产业集群行动计划(2022-2025年)　　为贯彻落实市委、市政府关于推进制造强市建设的工作部署，加快发展壮大精密仪器设备产业集群，依据《广东省人民政府关于培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群的意见》《深圳市人民政府关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》等文件精神，制定本行动计划。　　一、总体情况　　(一)发展现状。我市精密仪器设备产业具有一定的生产规模和产品竞争力，数字多用表、电子测量仪器、电能表等细分领域集聚了一批重点企业，高速高精点位操作技术、厘米级型谱化移动测量装备等关键技术研究成果获得国家科技奖，建成深圳市大型科学仪器共享平台等一批公共服务平台和创新载体。2021年我市精密仪器设备产业增加值为128亿元。　　(二)发展机遇。一是制造业数字化转型对设备和生产过程的精密度和智能化水平提出了更高要求，精密仪器设备作为制造数据获取的基本感知和测量工具，市场发展潜力较大。二是我市产业门类齐全、产业配套完善、企业主体活跃，可为精密仪器设备产业发展提供丰富的应用场景支撑。　　(三)存在问题。一是自主创新能力相对不足，关键零部件和中高端精密仪器设备依赖进口。二是产业规模偏小，缺乏领军企业。三是自主品牌效应不强，部分企业以代工为主。四是复合型人才、高层次人才和高技能人才不足，无法满足产业发展需要。　　二、工作目标　　(一)产业规模持续增长。到2025年，我市精密仪器设备产业增加值达到200亿元，其中工业自动化测控仪器增加值达到百亿级规模，信息计测与电测仪器、科学测试分析仪器及各类专用检测与测量仪器实现快速增长。　　(二)创新能力大幅提升。培育形成一批具有自主知识产权和品牌影响力的高端精密仪器设备产品，核心技术和关键零部件对外依存度显著降低，建设制造业创新中心、企业技术中心等各类创新载体10家以上。　　(三)产业结构不断优化。健全精密仪器设备检测、认证和计量服务体系，建成一批公共服务平台，形成体系完整、优势明显的产业生态。培育3-5家细分领域骨干企业，新增10家制造业“单项冠军”、专精特新“小巨人”、“独角兽”企业。　　(四)质量品牌显著提升。电工仪器仪表、供应用仪器仪表、导航系统仪器等领域实现国际领先，示波器、频谱分析仪等中高端产品市场占有率显著提高，主导或参与制定一批国际、国家标准，企业品牌国际影响力大幅提升。　　三、重点任务　　(一)重点突破关键短板环节。聚焦科学测试分析仪器、各类专用检测与测量仪器等高端精密设备产品短板，着力攻关智能传感、高精度测量等关键技术，提升高端精密仪器设备安全可控水平。鼓励重点企业、科研院所、高等院校等创新主体联合开展高端仪器整机和核心零部件攻关，提高精密仪器设备产业技术创新能力。(市科技创新委、发展改革委、工业和信息化局按职责分工负责)　　(二)全面优化产业结构体系。完善覆盖产业共性核心技术攻关、高端关键设备研制与产业化应用、专业人才培养引进、标准体系建设和知识产权运维的产业生态体系。建设一批精密仪器设备检验检测等公共服务平台，提升产业支撑服务能力。加大创新产品推广力度，实施“三首”工程，推动企业做优做强。(市工业和信息化局、发展改革委、教育局、科技创新委、财政局、人力资源保障局、国资委，市人才工作局按职责分工负责)　　(三)打造高端品牌和质量样板。支持骨干企业开展精密仪器设备基础新工艺、可靠性工程试验、可靠性检验检测等研究和应用，提高产品可靠性和稳定性。鼓励企业、科研院所、高等院校等主导或参与国内、国际标准的制(修)订，不断提升企业、机构的行业影响力。(市市场监管局、发展改革委、科技创新委、工业和信息化局按职责分工负责)　　(四)全面提升市场竞争力。鼓励企业积极参与国内外技术论坛、产业峰会、博览会等活动，积极开拓国际市场，提升产品市场竞争力。积极引进国际企业在我市设立区域总部和建设先进制造产线，培育一批具有国际竞争力的企业，推动高端精密仪器设备产业集聚发展。(市商务局、科技创新委、工业和信息化局按职责分工负责)　　四、重点工程　　(一)核心关键环节创新突破工程。聚焦高精度压力传感、超声传感、图像传感等智能传感技术，芯片化测量、超精密测量、量子精密测量等测量技术，可靠性设计及试验验证技术等核心技术领域，组织实施一批“揭榜挂帅”及重大技术攻关项目。鼓励用户企业与研制企业、科研院所、高等院校等创新主体深化合作，突破精密光学仪器、分析仪器等高端仪器设备产品所需的基础工艺、关键零部件、质控软硬件、标校技术等关键共性技术，缩短与国际先进产品的差距。(市科技创新委、发展改革委、工业和信息化局按职责分工负责)　　(二)产业支撑服务能力强化工程。鼓励企业整合行业优势资源，共建制造业创新中心，开展行业共性技术研究和服务，为精密仪器设备研制单位提供可靠性及稳定性等技术改进支撑。依托光明科学城，高标准建设深圳中国计量科学研究院技术创新研究院(精密仪器集成工程中心)、高端科学仪器研制中心等平台项目。研究建立质量技术基础(计量、标准、合格评定)、基础技术和共性技术研究应用中心，建设精密仪器设备中试验证和产业孵化平台。(市工业和信息化局、发展改革委、科技创新委、市场监管局，光明区政府按职责分工负责)　　(三)标准和知识产权体系建设工程。鼓励行业组织和企业积极参与制定国际、国家标准，支持产业联盟、行业协会和企业联合制定高端精密仪器整机和核心零部件行业标准、地方标准和团体标准。优化知识产权全链条服务体系，引导和支持企业围绕精密仪器设备关键技术和零部件开展高价值专利培育。(市市场监管局、发展改革委、科技创新委、工业和信息化局按职责分工负责)　　(四)质量提升与品牌培育工程。支持企业推广可靠性设计与仿真、质量波动分析、可靠性工程试验、可靠性检验检测等技术的开发和应用，提升产品设计和工艺控制能力。加速精密加工、特殊工艺、智能装配等基础工艺技术和自校准、自检测、自诊断、自适应功能等智能化技术的应用推广。支持重点企业与人工智能、工业机器人企业合作，打造数字化、柔性化、模块化的智能生产线，提升产品的一致性和生产效率。(市工业和信息化局、发展改革委、科技创新委、市场监管局按职责分工负责)　　(五)自主产品规模化应用工程。实施“三首”工程，加大对具备突破性、先进性的精密仪器设备产品应用支持力度，遴选一批产品可靠性强、自主化率高的精密仪器设备优先推广应用。实施重大研究成果产业化专项，主动承接国家、省重大科学仪器设备专项成果在我市落地产业化，提升自主精密仪器设备创新成果转化能力。(市工业和信息化局、科技创新委、财政局、国资委按职责分工负责)　　(六)企业竞争力成长工程。支持优势企业与市属国有企业、产业基金开展合作，培育一批具有国际竞争力的行业骨干企业。支持掌握核心关键技术、具备良好市场应用前景的中小微企业做强做大，培育一批细分行业领军企业。支持企业与高等院校通过定向培养、双向培养等方式，联合培养精密仪器设备产业急需的高技能人才。(市工业和信息化局、发展改革委、科技创新委、教育局、财政局、人力资源保障局、国资委，市人才工作局按职责分工负责)　　五、空间布局　　在南山区布局研发设计环节，在光明区、宝安区、龙华区布局研发设计和生产制造环节。以光明科学城为核心，重点发展科学测试分析仪器，打造精密仪器设备产业基础和应用基础研究中心。发挥南山区大型科学仪器共享平台和创新型企业集聚优势，重点打造精密仪器设备研发创新集聚区。依托宝安区高端装备产业基础，重点发展工业自动化测控仪器与系统、信息计测与电测仪器等，打造覆盖精密仪器设备研发设计、生产制造、应用示范的全链条集聚区。发挥龙华区空间优势，培育未来精密仪器设备产业重要承载区。(市工业和信息化局、发展改革委、科技创新委，南山区政府、宝安区政府、龙华区政府、光明区政府按职责分工负责)　　六、保障措施　　(一)加强统筹协调。加强部门协同和市区联动，积极推动精密仪器设备产业集群发展中的重大事项和重点工作，加大对重点企业发展状况的监测和跟踪服务力度。支持设立精密仪器设备产业联盟，充分调动社会组织力量，推动产业服务资源共享。(市工业和信息化局、发展改革委、科技创新委，各区政府、新区管委会、深汕特别合作区管委会按职责分工负责)　　(二)完善政策支撑。支持各区结合实际制定实施促进精密仪器设备产业发展的扶持政策，通过多元化扶持方式激励企业加大研发和技改投入，推动精密仪器设备高端化、自主化、品牌化发展。强化产学研用融合发展政策支撑，鼓励企业联合高校院所开展科研项目合作，提升产业技术创新能力。(市工业和信息化局、发展改革委、科技创新委，各区政府、新区管委会、深汕特别合作区管委会按职责分工负责)　　(三)加强资金保障。加大财政资金在具有比较优势的高端精密仪器设备领域支持力度，优先保障重大项目、重点园区建设资金需求。设立高端装备产业基金，充分发挥政府投资基金引导带动作用，鼓励和引导社会资本参与精密仪器设备产业项目投资。创新金融产品和服务，积极发展精密仪器设备租赁和融资租赁业务。加强对精密仪器设备企业上市辅导服务，支持骨干企业上市融资。(市工业和信息化局、发展改革委、科技创新委、财政局、地方金融监管局、中小企业服务局按职责分工负责)　　(四)完善人才梯队。加大人才引进政策对精密仪器设备产业的支持力度，引进一批“高精尖缺”创新人才和团队，提升引才精准度和产业适配度。支持高等院校开设精密仪器设备相关专业,培养产业发展亟需的专业化人才。支持职业院校(含技工院校)建设人才技能实训基地，培养精密仪器设备产业技能型人才。(市人力资源保障局、教育局、科技创新委、工业和信息化局，市人才工作局按职责分工负责)

南极天文望远镜、空间引力波探测装置、极大规模集成电路制造装备、光刻机… … 这一系列关键装备的加工制造，都需要依靠超高精度的测量仪器对大量光学元件的各项参数进行测量。以往，超精密测量技术受到国外封锁，成为制约高端装备制造发展的瓶颈问题。近日，由上海理工大学光电学院庄松林院士领衔的韩森教授团队与苏州慧利仪器有限责任公司共建联合实验室所研发的国产化高端产品——数字化激光干涉仪进展顺利。据介绍，该项目研究成果技术难度大、创新性强，取得了多项自主知识产权，部分产品填补国内空白，PV值测量等核心指标及相关技术达到国际领先水平。有装备制造的地方就需要精密的测量仪器“简单来说，干涉仪就是将激光分为两束，照射至需要测量的器件上，再汇合产生干涉，从而精确地测量出被测件表面的形貌误差，包括平面、球面、柱面或者自由曲面。”韩森向科技日报记者介绍，数字化干涉检测技术是结合光学干涉测量原理与计算机技术、能够实现纳米精度的非接触式测量技术，是超精密光学计量、国家大科学装置及工程、高端工业检测领域最重要的手段之一。中国装备制造要实现突破，首先要解决制造质量问题，其核心关键就是超精密测量能力。“有装备制造尤其是高端装备制造的地方，就需要精密的测量仪器，国内精密测量仪器不能照搬国外的那一套，我们必须把核心技术掌握在自己手中。”韩森说道。团队针对中国高端检测仪器和技术的需求，系统性地开展了模块化激光干涉仪设计以及应用的关键技术的研究与攻关。他们首先基于模块化设计思路开发了激光干涉仪的核心关键部件和测量软件，形成了多种型号高精密数字化激光干涉仪；接着在满足高精度相对测量基础上提出绝对检测算法和闭环自检技术，使平面面形检测精度提高5倍。在双重身份中缩短创新与市场的距离技术创新到市场，还有多远的路需要走？“最后一公里”是科技成果转化的普遍难题。“早在2018年，上理工就与苏州慧利仪器有限责任公司共建联合实验室，以人为纽带，让高校教授长期深度对接产业，更有利于盘活一系列资源。”韩森表示，在“大学教授”和“创业者”的双重身份下，高校的基础创新与企业的技术实践紧密绑定，提高了科研成果转化率和使用效益。目前，项目成果完成了数字化激光干涉仪的工程化，研制出多种口径的商业化检测仪器，实现“产学研用”的完美结合。相关产品及技术已经在国家计量单位、国家大科学装置及工程、高精密光学机械加工行业等多家企事业单位进行推广应用，有助于提升中国高端检测仪器在市场的占有率，推动高精密检测技术发展。项目团队还参与起草国家行业标准、国家平晶检测规程和数字式球面干涉仪校准规范工作，填补国内空白。项目授权发明专利5项、实用新型专利5项，发表论文10余篇，荣获中国产学研创新成果一等奖、日内瓦发明展特别金奖等多个奖项。

广东省科学技术厅关于征集2024年度广东省重点领域研发计划“精密仪器设备”重点专项项目指南建议的通知粤科函基字〔2024〕755号各有关单位：为做好2024年度广东省重点领域研发计划“精密仪器设备”重点专项的启动工作，现向各有关单位征集该专项申报指南建议。一、总体要求广东省重点领域研发计划“精密仪器设备”重点专项，面向科学前沿和我省高质量发展需求，以应用需求目标为导向，鼓励和培育具有原创性、自主可控的高端精密仪器设备研制开发，重点鼓励开展高端科学测试分析仪器的研发，为科学研究和产业发展提供先进的仪器设备和工具。二、征集内容依据《广东省培育精密仪器设备战略性新兴产业集群行动计划（2023-2025年）》，结合精密仪器设备产业发展现状和实际需求，为更好支持我省开展关键核心技术攻关，解决科研仪器严重依赖进口的问题，本次指南意见征集着重针对科学测试分析仪器，以及相关的传感器、元器件、材料，信息计测与电测仪器等领域开展。本次指南建议征集的目标主要为面向我省科学研究、重点产业创新发展具有关键作用的高端精密仪器设备的成套设备或关键零部件的研制开发及相关产业化项目建议。支持省内及粤港澳大湾区有关科研单位对标国内外一流技术和产品标准，瞄准核心关键技术和卡脖子技术，提出高端精密仪器研究方向和项目建议。三、报送要求（一）各单位原则上可推荐指南建议1～2项。（二）请于2024年6月30日24:00前提供指南建议表的盖章扫描件及可编辑电子版。（三）联系人：张子良、路智林，020-83163450、83163889附件：广东省重点领域研发计划“精密仪器设备”重点专项指南建议表（请登录广东省科技业务管理阳光政务平台查看）广东省科学技术厅2024年6月14日原通知链接

超精密高速激光干涉位移测量技术与仪器 杨宏兴 1，2，付海金 1，2，胡鹏程 1，2*，杨睿韬 1，2，邢旭 1，2，于亮 1，2，常笛 1，2，谭久彬 1，2 1 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所，黑龙江 哈尔滨 150080； 2 哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150080 摘要 针对微电子光刻机等高端装备中提出的超精密、高速位移测量需求，哈尔滨工业大学深入探索了传统的共 光路外差激光干涉测量方法和新一代的非共光路外差激光干涉测量方法，并在高精度激光稳频、光学非线性误差 精准抑制、高速高分辨力干涉信号处理等多项关键技术方面取得持续突破，研制了系列超精密高速激光干涉仪，激 光真空波长相对准确度最高达 9. 6×10-10，位移分辨力为 0. 077 nm，光学非线性误差最低为 13 pm，最大测量速度 为 5. 37 m/s。目前该系列仪器已成功应用于我国 350 nm 至 28 nm 多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测 试领域，为我国光刻机等高端装备发展提供了关键技术支撑和重要测量手段。 关键词 光学设计与制造；激光干涉；超精密高速位移测量引 言 激光干涉位移测量（DMLI）技术是一种以激光 波长为标尺，通过干涉光斑的频率、相位变化来感知位移信息的测量技术。因具有非接触、高精度、高动 态、测量结果可直接溯源等特点，DMLI 技术和仪器被广泛应用于材料几何特性表征、精密传感器标定、 精密运动测试与高端装备集成等场合。特别是在微电子光刻机等高端装备中嵌入的超精密高速激光干涉仪，已成为支撑装备达成极限工作精度和工作效率的前提条件和重要保障。以目前的主流光刻机为例，其内部通常集成有 6 轴至 22 轴以上的超精密高速激光干涉仪，来实时测量高速运动的掩模工件台、 硅片工件台的 6 自由度位置和姿态信息。根据光刻机套刻精度、产率等不同特性要求，目前对激光干涉的位移测量精度需求从数十纳米至数纳米，并将进一步突破至原子尺度即亚纳米量级；而位移测量速度需求，则从数百毫米每秒到数米每秒。 对 DMLI 技术和仪器而言，影响其测量精度和测量速度提升的主要瓶颈包括激光干涉测量的方法原理、干涉光源/干涉镜组/干涉信号处理卡等仪器关键单元特性以及实际测量环境的稳定性。围绕光刻机等高端装备提出的超精密高速测量需求，以美国 Keysight 公司（原 Agilent 公司）和 Zygo 公司为代表的国际激光干涉仪企业和研发机构，长期在高精度激光稳频、高精度多轴干涉镜组、高速高分辨力干涉信号处理等方面持续攻关并取得不断突破， 已可满足当前主流光刻机的位移测量需求。然而， 一方面，上述超精密高速激光干涉测量技术和仪器 已被列入有关国家的出口管制清单，不能广泛地支撑我国当前的光刻机研发生产需求；另一方面，上述技术和仪器并不能完全满足国内外下一代光刻机研 发所提出的更精准、更高速的位移测量需求。 针对我国光刻机等高端装备研发的迫切需求， 哈尔滨工业大学先后探索了传统的共光路双频激光干涉测量方法和新一代的非共光路双频激光干涉测量方法，并在高精度激光稳频、光学非线性误差精 准抑制、高速高分辨力干涉信号处理等关键技术方 面取得持续突破，研制了系列超精密高速激光干涉 仪，可在数米每秒的高测速下实现亚纳米级的高分辨力高精度位移测量，已成功应用于我国 350 nm 至 28 nm 多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测试领域。该技术和仪器不仅直接为我国当前微电子光刻机研发生产提供了关键技术支撑和核心 测量手段，而且还可为我国 7 nm 及以下节点光刻机研发提供重要的共性技术储备。高精度干涉镜组设计与研制 高精度干涉镜组的 3 个核心指标包括光学非线性、热稳定性和光轴平行性，本课题组围绕这 3 个核心指标（特别是光学非线性）设计并研制了前后两代镜组。 共光路多轴干涉镜组共光路多轴干涉镜组由双频激光共轴输入，具备抗环境干扰能力强的优点，是空间约束前提下用于被测目标位置/姿态同步精准测量不可或缺的技术途径，并且是光刻机定位系统精度的保证。该类干涉镜组设计难点在于，通过复杂光路中测量臂和参考臂的光路平衡设计保证干涉镜组的热稳定性，并通过无偏分光技术和自主设计的光束平行性测量系统，保证偏振正交的双频激光在入射分光及多次反射/折射后的高度平行性［19- 20］。目前本课题组研制的 5 轴干涉镜组（图 11） 可实现热稳定性小于 10 nm/K、光学非线性误差小于 1 nm 以及任意两束光的平行性小于 8″，与国 际主流商品安捷伦 Agilent、Zygo 两束光的平行性 5″~10″相当。 图 11. 自主研制的共光路多轴干涉镜组。（a）典型镜组的3D设计图；（b）实物图非共光路干涉镜组 非共光路干涉镜组在传统共光路镜组的基础上， 通过双频激光非共轴传输避免了双频激光的频率混叠，优化了纳米量级的光学非线性误差。2014 年，本课题组提出了一种非共光路干涉镜组结构［2，21］，具体结构如图 12 所示，测试可得该干涉镜组的光学非 线性误差为 33 pm。并进一步发现基于多阶多普勒 虚反射的光学非线性误差源，建立了基于虚反射光迹精准规划的干涉镜组光学非线性优化算法，改进并设计了光学非线性误差小于 13 pm 的非共光路干涉镜组［2-3］，并通过双层干涉光路结构对称设计保证热稳定性小于 2 nm/K［22- 25］。同时，本课题组也采用多光纤高精度平行分光，突破了共光路多轴干涉镜组棱镜组逐级多轴平行分光，致使光轴之间的平行度误差 逐级累加的固有问题，保证多光纤准直器输出光任意 两个光束之间的平行度均小于 5″。 图 12. 自主设计的非共光路多轴干涉镜组。（a）典型镜组的3D设计图；（b）实物图基于上述高精度激光稳频、光学非线性误差精准抑制、高速高分辨力干涉信号处理等多项关键技 术，本课题组研制了系列超精密高速激光干涉仪 （图 17），其激光真空波长准确度最高达 9. 6×10-10 （k=3），位移分辨力为 0. 077 nm，最低光学非线性误差为 13 pm，最大测量速度为 5. 37 m/s（表 2）。并成功应用于上海微电子装备（集团）股份有限公司 （SMEE）、中国计量科学研究院（NIM）、德国联邦物理技术研究院（PTB）等十余家单位 ，在国产光刻机、国家级计量基准装置等高端装备的研制中发挥了关键作用。 图 17. 自主研制的系列超精密高速激光干涉仪实物图。（a）20轴以上超精密高速激光干涉仪；（b）单轴亚纳米级激光干涉仪；（c）三轴亚纳米级激光干涉仪超精密激光干涉仪在精密工程中的实际测量， 不仅考验仪器的研制水平，更考验仪器的应用水 平，如复杂系统中的多轴同步测量，亚纳米乃至皮 米量级新误差源的发现与处理，高水平的温控与隔 振环境等。下面主要介绍超精密激光干涉仪的几 个典型应用。 国产光刻机研制：多轴高速超精密激光干涉仪 在国产光刻机研制方面，多轴高速超精密激光 干涉仪是嵌入光刻机并决定其光刻精度的核心单元之一。但是，一方面欧美国家在瓦森纳协定中明确规定了该类干涉仪产品对我国严格禁运；另一方面该类仪器技术复杂、难度极大，我国一直未能完整掌握，这严重制约了国产光刻机的研制和生产。 为此，本课题组研制了系列超精密高速激光干涉测量系统，已成功应用于我国 350 nm 至 28 nm 多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测试领域，典型应用如图 18 所示，其各项关键指标均满足国产先进光刻机研发需求，打破了国外相关产品对我国 的禁运封锁，在国产光刻机研制中发挥了重要作用。在所应用的光刻机中，干涉仪的测量轴数可达 22 轴以上，最大测量速度可达 5. 37 m/s，激光真空 波 长/频 率 准 确 度 最 高 可 达 9. 6×10−10（k=3），位 移 分 辨 力 可 达 0. 077 nm，光 学 非 线 性 误 差 最 低 为 13 pm。 配 合 超 稳 定 的 恒 温 气 浴（3~5 mK@ 10 min）和隔振环境，可以对光刻机中双工件台的多维运动进行线位移、角位移同步测量与解耦，以满足掩模工件台、硅片工件台和投影物镜之间日益复杂的相对位置/姿态测量需求，进而保证光刻机整体套刻精度。图 18. 超精密高速激光干涉测量系统在光刻机中的应用原理及现场照片国家级计量基准装置研制：亚纳米精度激光干涉仪 在国家级计量基准装置研制方面，如何利用基本物理常数对质量单位千克进行重新定义，被国际知名学术期刊《Nature》评为近年来世界六大科学难题之一。在中国计量科学研究院张钟华院士提出的“能量天平”方案中，关键点之一便是利用超精密激光干涉仪实现高准确度的长度测量，其要求绝对测量精度达到 1 nm 以内。为此，本课题组研制了国内首套亚纳米激光干涉仪，并成功应用于我国首套量子化质量基准装置（图 19），在量子化质量基准中 国方案的实施中起到了关键作用，并推动我国成为首批成功参加千克复现国际比对的六个国家之一［30- 32］。为达到亚纳米级测量精度，除了精密的隔振与温控环境以外，该激光干涉仪必须在真空环境 下进行测量以排除空气折射率对激光波长的影响， 其测量不确定度可达 0. 54 nm @100 mm。此外，为了实现对被测对象的姿态监测，该干涉仪的测量轴 数达到了 9 轴。图 19. 国家量子化质量基准及其中集成的亚纳米激光干涉仪 结论 近年来，随着高端装备制造、精密计量和大科学装置等精密工程领域技术的迅猛发展，光刻机等高端制造装备、能量天平等量子化计量基准装置、 空间引力波探测等重大科学工程对激光干涉测量技术提出了从纳米到亚纳米甚至皮米量级精度的 重大挑战。对此，本课题组在超精密激光干涉测量方法、关键技术和仪器工程方面取得了系列突破性进展，下一步的研究重点主要包括以下 3 个方面： 1）围绕下一代极紫外光刻机的超精密高速激光干涉仪的研制与应用。在下一代极紫外光刻机中，其移动工件台运动范围、运动精度和运动速度将进一步提升，将要求在大量程、6 自由度复杂耦合、高速运动条件下实现 0. 1 nm 及以下的位移测量精度，对激光干涉仪的研发提出严峻挑战；极紫外光刻机采用真空工作环境，可减小空气气流波动和空气折射率引入的测量误差，同时也使整个测量系统结构针对空气- 真空适应性设计的复杂性大幅度增加。2）皮米激光干涉仪的研制与国际比对。2021年， 国家自然科学基金委员会（NSFC）联合德国科学基 金会（DFG）共同批准了中德合作项目“皮米级多轴 超精密激光测量方法、关键技术与比对测试”（2021 至 2023 年）。该项目由本课题组与德国联邦物理技术研究院（PTB）合作完成，预计将分别研制下一代皮米级精度激光干涉仪，并进行国际范围内的直接 比对。3）空间引力波探测。继 2017 年美国 LIGO 地面引力波探测获诺贝尔物理学奖后，各国纷纷开展了空间引力波探测计划，这些引力波探测器实质上就是巨型的超精密激光干涉仪。其中，中国的空间引力波探测计划，将借助激光干涉仪在数百万公里距离尺度上，实现皮米精度的超精密测量，本课题组在引力波国家重点研发技术项目的支持下，将陆 续开展卫星- 卫星之间和卫星- 平台质量块之间皮米级激光干涉仪的设计和研究，特别是皮米级非线性实现和皮米干涉仪测试比对的工作，预期可对空间引力波探测起到积极的支撑作用。本课题组在超精密激光干涉测量技术与仪器领域有超过 20 年的研究基础，建成了一支能够完全自主开发全部激光干涉仪核心部件、拥有完整自主知识产权的研究团队，并且在研究过程中得到了 12 项国家自然科学基金、2 项国家科技重大专项、2 项 国家重点研发计划等项目的支持，建成了超精密激光测量仪器技术研发平台和产业化平台，开发了系列超精密激光干涉测量仪，在国产先进光刻机研发、我国量子化质量基准装置等场合成功应用，推动了我国微电子光刻机等高端装备领域的发展，并将通过进一步研发，为我国下一代极紫外光刻机研 发、空间引力波探测、皮米激光干涉仪国际比对提供支撑。全文详见：超精密高速激光干涉位移测量技术与仪器.pdf

“中国制造 2025”发展战略对高端装备制造业的质量提出了更高要求。超精密测量对提升高端装备制造质量具有基础支撑作用，并在制造全过程中的质量控制发挥决定性作用；只有解决整体测量能力问题，才能从根本上解决高端装备制造质量问题。激光因其高方向性、高单色性、高相干性等特点，具有高准确度、非接触、稳定性好等独特优点，在超精密加工和测量领域应用广泛。目前，越来越多的激光精密测量系统已作为产品检测的重要环节融入高端装备制造生产线，并已成为大型装备制造业中质量保证的重要手段，包括激光干涉仪、激光跟踪仪等。激光干涉仪以光波为载体，利用激光作为长度基准，是迄今公认的高精度、高灵敏度的测量仪器，广泛应用于材料几何特性表征、精密传感器标定、精密运动测试与高端装备集成等场合；特别是基于激光外差干涉技术的超精密位移测量系统同时具备亚纳米级分辨率、纳米级精度、米级量程和数米每秒的测量速度等优点，是目前唯一能满足光刻机要求的位移测量系统。激光跟踪仪是一种大尺寸空间几何量精密测量仪器，具有测量功能多（三维坐标、尺寸、形状、位置、姿态、动态运动参数等）、测量精度高、测量速度快、量程大、可现场测量等特点，是大型高端装备制造的核心检测仪器。激光跟踪仪基于球坐标测量系进行测量，主要用于大尺寸坐标测量以及大型构件尺寸及形位误差测量，亦可对运动部件进行动态跟踪测量。为帮助用户更好地了解激光精密测量技术及其在高端制造中的应用，仪器信息网将于2022年10月20-21日举办首届“精密测量与先进制造”主题网络研讨会，特邀中国科学院微电子研究所主任周维虎、清华大学教授张书练、哈尔滨工业大学长聘教授胡鹏程、中国计量科学研究院副研究员崔建军分享主题报告。 点击图片直达报名页面中国科学院微电子研究所主任/研究员 周维虎《激光跟踪仪精密测量技术与应用》（点击报名）周维虎研究员长期从事精密光电测量技术与仪器研究，主持科技部重大仪器专项、国家重点研发计划、自然基金重大仪器专项、国防科工局重点预研、装备发展部军用测试仪器、中科院仪器装备项目等50余项精密测量与仪器类课题，获得中国机械工业科学技术发明特等奖、中国计量测试学会技术发明一等奖等7项省部级奖励，发表论文近200篇，申请专利近50项，编写教材1部，起草国家计量检定规程和规范4部，获得国务院特殊津贴、中科院朱李月华优秀教师奖、江苏省双创领军人才、青岛市创新领军人才等称号。成功研发国际上首台飞秒激光跟踪仪、国内首台三自由度激光跟踪仪和六自由度激光跟踪仪，打破了国外在激光跟踪测量领域的技术垄断。担任中国科学院大学岗位教授、博士生导师，北京航空航天大学、华中科技大学、大连理工大学、吉林大学、合肥工业大学等十余所高校兼职教授和博士生导师，南京航空航天大学特聘教授，湖北工业大学楚天学者教授。担任《计测技术》、《测控技术》、《中国测试》和《光电子》期刊编委，《Optical Engineering》、《中国航空学报（中、英文）》等十余份国内外期刊审稿人。报告摘要：激光跟踪仪用于超大尺寸空间几何量测量，具有测量速度快、精度高、范围大，可现场测量等特点。在航空航天、船舶、雷达、高铁、能源设备、汽车、大科学装置等大型装备制造领域具有广泛应用，本报告重点介绍激光跟踪仪研发技术及相关领域中应用。清华大学教授 张书练《激光回馈精密测量技术新进展》（点击报名）张书练，清华大学教授，博士生导师。激光和精密测量专家，偏振正交激光器纳米测量技术的国内创建人和国际主要创建人。曾任清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任，现任广东省计量院重点实验室学术委员会主任。作为第一完成人，获国家技术发明二等奖两项，教育部自然科学一等奖两项，电子学会发明一等奖一项等十余次奖项。在ISMTII-2017国际学术会议上被授终身贡献奖。出版专著：唯一作者3部，第一作者1部，主编国际会议专题文集2部，计测技术“教授论精密测量”一期，发表论文360余篇，发明专利权80余项。发明的双折射-双频激光器及干涉仪等纳米测量仪器已经批产。哈尔滨工业大学长聘教授 胡鹏程《超精密激光干涉位移测量技术进展与挑战》（点击报名）胡鹏程，哈工大长聘教授、博导，精密仪器工程研究院副院长，2019年入选国家高层次青年人才计划。校内兼职：第二届校学术委员会，委员；超精密仪器技术及智能化工信部重点实验室，副主任；超精密光电仪器工程研究所，常务副所长。校外兼职：中国计量测试学会，第八届计量仪器专业委员会，副主任委员；IEEE Senior Member；中国电子学会、中国光学工程学会，高级会员；中国仪器仪表学会传感器分会，理事；教育部学位与研究生教育发展中心，中国高校创新创业教育研究中心，评审专家；《光学精密工程》编委，《哈尔滨工业大学学报》青年编委，《红外与激光工程》青年编委；国家重点研发计划引力波探测重点项目，咨询专家组，成员；ISPEMI 2018, Secretary General；IFMI&ISPEMI 2020，Cochair of organizing committee，IFMI&ISPEMI 2022，Cochair of organizing committee 学术研究：围绕超精密激光测量与光电仪器方向，从事基础研究、关键技术突破和仪器研制测试。承担国家科技重大专项课题、技术基础项目、国家重大工程项目、国家自然科学基金国际合作研究项目、国家自然科学基金重大研究计划课题、国家自然科学基金面上项目等，项目经费1.2亿余元；发表SCI检索论文60篇，出版编著1部，申请/授权国内外发明专利152项。 科研成果奖励：中国计量测试学会科学技术进步奖，一等奖(第1完成人，基础类，2021年)；国家技术发明奖，二等奖（第5完成人，2013年）等。报告摘要：甚多轴高速超精密激光干涉测量技术与仪器是高端装备发展与前沿研究的重大核心基础技术，作为光刻机等高端装备中不可替代的核心单元，其直接决定了装备所能达到的极限运动精度与整体性能；作为溯源精度最高的长度计量测试仪器，其准确统一全国相关量值，支撑国际单位制量子化变革等前沿研究。随着高端装备发展与前沿研究的迅猛发展，其甚多轴、高速、超精密测量需求越加显著，使激光干涉测量技术发展不断面临新的挑战。为此，开展了甚多轴高速超精密激光干涉测量技术研究，突破了激光稳频、多轴干涉镜组、干涉信号处理等多项关键技术，研制成功系列超精密激光干涉测量仪器，测量速度优于5m/s，动态测量分辨力0.077nm，光学非线性误差优于0.02nm，并在微电子光刻机、国家基准装置、德国PTB超测量装备等成功应用，为我国高端装备发展与前沿研究奠定重大共性技术基础。中国计量科学研究院课题组长/副研究员 崔建军《差分珐珀激光干涉微位移计量及应用研究》（点击报名）崔建军副研究员长期从事精密几何量测量技术及计量标准研究，主持和参加科技部重大仪器专项、国家重点研发计划、国家及北京市自然科学基金项目、国家市场监管总局项目等30余项精密测量与几何量计量研究项目，获得浙江省科学技术进步二等奖、国家质检总局科技兴检二等奖、中国计量测试学会科学技术进步三等奖等多项省部级奖励，发表论文近40余篇，申请专利近30项，软件著作权20余项，正在负责及参加起草的国家计量检定规程规范10余项。主持建立新一代双频激光干涉仪计量标准装置、激光测微仪、光栅式测微仪校准装置、纳米薄膜厚度计量标准装置等多项国家量值最高的计量标准装置。提出了双频差分法布里珀罗激光干涉技术原理，研制了准确度达到数十皮米的微位移及干涉仪非线性计量装置。担任担任全国半导体器件、全国光学和光子学光纤传感、全国试验机等3个标准化技术委员会委员，担任中国机器人检测认证联盟技术委员会分工作专家组专家，国家计量标准的一级考评员和一级注册计量师，中国计量科学研究院研究生导师，南方科技大学、河南理工大学等多所高校兼职研究生导师，担任《计量学报》、《计量科学与技术》、《中国计量》、《中国激光》，《光学学报》、《sensor review》《measurement》、等十余份国内外期刊审稿人。报告摘要：微位移测量是高端装备核心零部件设计和先进制造急需的应用基础技术，也是几何量计量、微纳制造和光刻技术等发展所急需的关键技术。报告针对当前急需的纳米及亚纳米精度的激光干涉仪、亚纳米电容测微仪和纳米位移传感器等难以计量的现状，创造性提出采用固定频差双频激光建立差分珐珀干涉系统的光学理论，并研究基于该理论构建精度达到数十皮米甚至更高量级的位移测量技术实现方法，研制实现皮米级分辨力的高精度位移测量装置，推动国家精密测量、先进制造等领域的高质量发展，也为建立皮米级国家最高微位移计量标准装置提供技术方法。扫码报名抢位指导单位：中国计量测试学会主办单位：仪器信息网协办单位：上海大学会议日程报告时间报告主题报告人单位职务10月20日上午09:30-10:00工业视觉技术进展及装备应用邾继贵天津大学精密仪器及光电子工程学院院长10:00-10:30激光跟踪仪精密测量技术与应用周维虎中国科学院微电子研究所主任/研究员10:30-11:00激光回馈精密测量技术新进展张书练清华大学教授11:00-11:30待定胡鹏程哈尔滨工业大学长聘教授10月20日下午14:00-14:3020年来齿轮测量技术的发展石照耀北京工业大学长江学者特聘教授14:30-15:00基于波长移相技术的光学平行平板轮廓和厚度信息测量技术于瀛洁上海大学机电工程与自动化学院院长15:00-15:30视觉在线测量与检测技术卢荣胜合肥工业大学教授15:30-16:00面向智能制造的全过程、全样本、全场景测量李明上海大学教授10月21日上午09:00-09:30工业摄影测量技术研究及应用郑顺义武汉大学教授09:30-10:00装备空间运动误差被动跟踪测量方法与仪器娄志峰大连理工大学副教授10:00-10:30差分珐珀激光干涉微位移计量及应用研究崔建军中国计量科学研究院课题组长/副研究员10:30-11:00面向先进制造过程的在线计量技术研究赵子越中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所高级工程师

德国“工业4.0”与”中国制造2025“发展战略，对高端装备中的超精密测量精度要求越来越高。激光因其高方向性、高单色性、高相干性等特点，具有高准确度、非接触、稳定性好等独特优点，在超精密加工和测量领域应用广泛。激光干涉仪以光波为载体，利用激光作为长度基准，是迄今公认的高精度、高灵敏度的测量仪器。激光束通过分光镜后，分成两束激光（参考光束和测量），分别经两个角锥反射镜反射后平行于出射光返回，通过分光镜后进行叠加（两束激光频率相同、振动方向相同且相位差恒定，即满足干涉条件），产生相长或相消。反射镜每移动半个激光波长，将产生一次完整的明暗干涉现象，通过接收到的明暗条纹变化及电子细分，即可求得距离变化（距离=干涉条纹数*激光半波长）。激光干涉仪可配合各种折射镜、反射镜等来作线性位置、速度、角度、真平度、真直度、平行度和垂直度等测量工作。激光干涉仪原理构造激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器，根据测量原理分为脉冲法和相位法。脉冲激光测距法由于激光发散角小，激光脉冲持续时间极短，瞬时功率极大可达兆瓦以上，可以达到极远的测程，广泛应用在地形地貌测量、地质勘探、工程施工测量、飞行器高度测量、人造地球卫星相关测距、天体之间距离测量等方面。第二届精密测量技术与先进制造网络会议期间，清华大学与哈尔滨工业大学两位专家将分享激光精密测量技术、仪器及应用。部分报告预告如下，点击报名  》》》清华大学精密仪器系系副主任/副教授 谈宜东《激光干涉精密测量技术、仪器及应用》（点击报名）谈宜东，清华大学精密仪器系长聘副教授，博士生导师，副系主任；基金委优秀青年科学基金获得者，英国皇家学会牛顿高级学者，教育部创新团队负责人。中国电子信息行业联合会光电产业委员会副会长、中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会常务理事。主要从事激光技术和精密测量应用等方面的研究工作。作为负责人承担国家自然科学基金，装发和科工局测试仪器领域关键技术攻关项目，科技部重点研发计划课题，军科委基础加强，重大科学仪器专项等多个项目。在Nature Communications, PhotoniX, Optica, Bioelectronics and Biosensors, IEEE Transactions on Industrial Electronics等期刊发表SCI论文100余篇，授权发明专利37项，在国际会议Keynote/Plenary/Invited报告60余次。先后获日内瓦国际发明展金奖，中国激光杂志社主编推荐奖，中国光学工程学会技术发明一等奖，中国电子学会技术发明一、二等奖多项。【报告摘要】 以传统激光干涉为引，介绍清华大学激光精密测量及应用团队在双频激光器、干涉仪及在光刻机中的精密测量应用，并拓展到空间引力波测量。针对传统干涉测量需要配合靶镜的局限性，提出激光回馈测量原理，实现了无靶镜纳米测量，攻克了航空航天、先进制造和国防安全领域的无靶镜测量难题，并开展了多种应用研究，包括：位移测量、激光侦听、高精度激光测距及雷达技术等。哈尔滨工业大学副研究员 杨睿韬《短脉冲光频梳激光测距技术》（点击报名）杨睿韬，哈尔滨工业大学副研究员，博士生导师。研究方向为超精密激光干涉测量，重点攻关短脉冲/光频梳生成与稳频、光梳激光测距等关键技术，承担国家重点研发计划课题/子课题、国自然面上等项目，参与国家科技重大专项、欧盟计量联合研究计划等项目。获中国计量测试学会科技进步一等奖(序4/6)、全国优秀博士学位论文提名等奖项。担任国际SCI期刊Photonics客座编辑。发表学术论文20余篇，申请发明专利10余项，出版专著1部。指导哈工大优秀本科/硕士毕业论文共5人，指导大学生光电设计竞赛国赛一等奖等2项。【报告摘要】 激光测距技术是大范围、高精度空间几何量测量的核心技术基础。短脉冲光频梳的诞生极大的推动了该技术领域的发展，其独特的时域短脉冲序列、频域等间隔梳状多光谱特征，不仅大幅提高了经典的飞行时间、调制波测相、多波长干涉等测距方法的性能，更引领了一系列新型激光测距方法的发展。本报告分析了短脉冲光频梳激光测距方法及趋势，介绍了项目组在短脉冲光频梳激光测距领域的最新进展。更多详细日程如下：第二届精密测量与先进制造主题网络研讨会报告时间报告题目报告嘉宾单位职称12月14日上午09:00-09:30纳米级微区形态性能参数激光差动共焦多谱联用测量技术及仪器赵维谦北京理工大学 光电学院院长09:30-10:00扫描白光干涉表面形貌测量技术：原理及应用苏榕中国科学院上海光学精密机械研究所研究员10:00-10:30先进封装工艺中三维几何尺寸监控的挑战与布鲁克白光干涉技术的计量解决方案黄鹤布鲁克（北京）科技有限公司应用经理10:30-11:00激光干涉精密测量技术、仪器及应用谈宜东清华大学 精密仪器系系副主任/副教授11:00-11:30关节类坐标测量技术于连栋中国石油大学（华东）教授12月14日下午14:00-14:30基于相位辅助的复杂属性表面全场三维测量技术张宗华河北工业大学教授14:30-15:00短脉冲光频梳激光测距技术杨睿韬哈尔滨工业大学副研究员15:00-15:30机器人精密减速器及关节测试技术程慧明北京工业大学 博士研究生15:30-16:00纳米尺度精密计量技术与国家量值体系施玉书中国计量科学研究院纳米计量研究室主任/副研究员16:00-16:30尺寸测量，从检验走向控制与孪生李明上海大学教授为促进精密测量技术发展和应用，助力制造业高质量发展，仪器信息网联合哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院，将于2023年12月14日举办第二届精密测量技术与先进制造网络会议，邀请业内资深专家及仪器企业技术专家分享主题报告，就制造中的精密测量技术等进行深入的交流探讨。报名页面：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/precisionmes2023/

本文作者：清华大学张书练教授1. 激光干涉仪的发展史做衣量身、体检量高都由尺子完成，这些日常的尺子的刻度是毫米。机械零件加工和检验都要用尺子，在机械制造企业，卡尺、千分尺随处可见，其精确度是0.1 μm，1 μm。1887年迈克尔逊（Michelson）和莫雷（Morley）研究以太[1]是否存在，使用了光。他们以光波长作尺子刻度测量了水平面和垂直面的光速之差，第一次否定了以太的存在。他们利用的是光的干涉现象，这就是光学干涉仪的诞生。注[1]：根据古代和中世纪科学，以太被称为第五元素，是填充地球球体上方宇宙区域的物质。以太的概念在一些理论中被用来解释一些自然现象，例如光和重力的传播。19世纪末，物理学家假设以太渗透到整个空间，以太是光在真空中传播的介质，但是在迈克尔逊-莫利实验中没有发现这种介质存在的证据，这个结果被解释为没有光以太存在。1961年研究人员发明了氦氖激光器，开始用氦氖激光器作为迈克尔逊干涉仪的光源，从而诞生了激光干涉仪。图1是迈克尔逊干涉仪简图。迈克尔逊干涉仪是普通物理的基本实验之一。但今天在科学研究和工业中应用的激光干涉仪出于迈克尔逊，但性能远远胜于迈克尔逊。图1 迈克尔逊干涉仪简图基本上，激光干涉仪都使用氦氖激光器的632.8 nm波长的光，橙红灿烂的光束射向远方，发散角可以小到0.1 mrad，光束截面的光斑均匀。氦氖激光器还可输出绿光、黄光、红外光，但只有632.8 nm波长的光适合作激光干涉仪的光源。其它类型的激光器，如半导体（LD）、固体激光器等的相干等性能都远不及氦氖激光器，研究人员多有尝试，但都没有成功。激光干涉仪有很多应用，但本质都是测量中学课本讲的“位移”，诸多应用都是“位移”的延伸和转化。激光干涉仪有两个主流类型：单频激光干涉仪和双频激光干涉仪。单频干涉仪能做的双频激光干涉仪都能做，但双频干涉仪能做的单频干涉仪不见得能做。由于历史、技术和商业原因，两种干涉仪都有着广泛应用。但在光刻机上，双频激光干涉仪独占市场。单频干涉仪不需要对市场上的氦氖激光器进行改造，直接可用。但双频激光干涉仪用的激光器需要附加技术使其产生双频（两个频率）。历史上，双频激光干涉仪测量位移的速度不及单频激光干涉仪，自发明了双折射-塞曼双频激光器，双频激光干涉仪的测量速度也达到每秒几米，与单频激光器看齐了。按产生双频的方法，双频激光干涉仪分为塞曼双频激光（国外）干涉仪和双折射-塞曼双频激光（国内）干涉仪。现在干涉仪的指标：最小可感知1 nm（十亿分之1 m），可以测量百米长的零件，且测量70 m长的导轨误差仅为几微米。2. 测量位移的干涉仪和测量表面的干涉仪？有几个概念的定义比较混乱（特别是有些研究发展趋势的报告），需要注意。一是“激光测距”和“激光测位移”没有界定，资料往往鹿马不分。二是不少资料所说“激光干涉仪”实际上包含两种不同的仪器，一种是测量面型（元件表面）的激光干涉仪，一种是测量位移（长度）的激光干涉仪。如海关的统计和一些年度报告往往混在一起。激光测距机发出的激光束是一个持续时间纳秒的光脉冲，利用光脉冲达到目标和返回的时间之半乘以光速得到距离，完全和光的干涉无关。尽管激光波面干涉仪和测量位移（长度）的干涉仪都是利用光干涉现象，但仪器的设计、光路结构、探测方式、应用场合几乎没有共同之处。激光波面干涉仪能够测量光学元件表面的形貌，光束直径要覆盖被测零件，在整个零件表面形成系列干涉条纹，根据测量条纹的亮度（也即相位）算出表面的形貌，其光束口径、零件直径可达百毫米；另一种则是测量位移（长度）干涉仪，光干涉发生在直径几毫米光路上，表现为只有光电探测器（眼睛）正对着射来的光线才能“看”到光强度的波动，由波动的整次数和（不足半波长的）小数算出被测件的位移。 3. 双频激光干涉仪的原理和构成当图1的可动反射镜有位移时，光电探测器光敏面会感受到的光强度正弦变化，动镜移动半个波长，光强变化一个周期。光电探测器将光强变化转化为电信号。如探测到电信号变化了一个周期，我们就知道动镜移动了半个波长。计出总周期数测得动镜的位移。 （1）式中：λ为激光波长，N 为电脉冲总数。今天的激光干涉仪使用632.8 nm波长的激光束，半波长即316.4 nm。动镜安装在被测目标上与目标一起位移，如光刻机的机台，机床的动板上。为了提高分辨力，半波长的正弦信号被细分，变成1 nm甚至0.1 nm的电脉冲，可逆计数器计算出总脉冲数，再由计算机计算出位移量S。也常用下式表示动镜的位移， （2）其中∆f为目标运动速度为V时的多普勒频移。式（1）和（2）是等价的，可以互相推导推出来，仅是表方式的不同。图2是今天的双频激光干涉仪框图。它由7个部分构成。图2双频激光干涉仪原理框图（1） 双频氦氖激光器氦氖激光器上有磁体。磁体为筒形，激光器上加的是纵向磁场，称为纵向塞曼双频激光器。四分之一波长（λ/4）片把激光器输出的左旋和右旋光变成偏振态互相垂直的线偏振光。前文所说的双折射-塞曼双频激光器则是在激光器内置入双折射元件（图内未画出），并加图2所示的磁条。双折射元件使激光器形成双频，横向磁场消除两个频率之间的耦合。双折射-塞曼双频激光干涉仪不需使用四分之一波长片。双频激光器是双频激光干涉仪的核心，很大程度上，它的性能决定激光干涉仪的性能，要求波长（频率）精度高，功率大，寿命长，双频间隔（频差）大且稳定，偏振状态稳定，两频率之间不偏振耦合。这一问题的解决是作者较突出的贡献之一。（2） 频率稳定单元它的作用是保证波长（频率）这把尺子的精确性，达到10-8甚至10-9，即4.74×1014的激光频率长期的变化仅1 MHz左右。（3） 扩束准直器实际上是一个倒装的望远镜，防止光束发散。要求激光出射80 m，光束光斑直径仍然在10 mm之内。（4） 测量干涉光路测量干涉光路包括：从分光镜向右直到可动反射镜（实际是个角锥棱镜），向下到光电探测器2。可动反射镜装在被测目标上（如光刻机工作台上的反射镜），目标的移动产生激光束的频移Δf，Δf和目标速度成正比，积分就是目标走过的距离（位移或长度）。积分由信号处理单元完成。（5） 参考光路参考光路由分光镜-偏振片-光电探测器1实现，参考光路中没有任何元件移动，它测得的位移是“假位移”真噪声。噪声来自环境的扰动。信号处理单元从干涉光路的位移中扣除这一噪声。（6） 温度和空气折射率补偿单元干涉仪测量的目标位移可能长达百米，空气折射率（及改变）和长度的乘积成为激光干涉仪的最主要误差来源之一。用传感器测出温度、气压、湿度，信号处理单元计算出空气折射率引入的假位移，并从结果中扣除。（7）信号处理单元光电探测器1和2，分别把信号f1-(f2±∆f)和f1-f2的光束转化为电信号，±∆f是可动反射镜位移时因多普勒效应产生的附加频率，正负号表示位移的方向。电信号经放大器、整形器后进入减法器相减，输出成为仅含有±Δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后，由电子计算机进行当量换算即可得出可动反射镜的位移量。环境温度，气压，湿度引入的折射率变化（假位移）送入计算机计算，扣除他们的影响。最后显示。相当多的应用要求计算机和应用系统通讯，实现对加工过程的闭环控制。4. 激光干涉仪的应用一般说来，激光干涉仪的主要用途是测量目标的运动状态，即目标的线性位移大小、旋转角度（滚转、俯仰和偏摆）、直线度、垂直度、两个目标在运动的平行性（度）、平面度等。无论光刻机的机台，还是数控机床的导轨（包括激光加工机床），不论是飞行物，还是静止物的热膨胀、变形，一旦需要高精度，都要用激光干涉仪测量，得到目标的运动状态。运动状态用由多个参数给出。以光刻机两维运动中的一个方向运动时为例，位移（走过的长度）、机台位移过程中的偏 转（ 角 ）、俯仰 （ 角 ）和滚转（角）都需要测出。很多类型的设备需要测量，如各类机床、三坐标测量机、机器人、3D打印设备、自动化设备、线性位移平台、精密机械设备、精密检测仪器等领域的线性测量。图3（a）（b）（c）（d）（e）是几个应用的例子。美国LIGO激光干涉仪实验室宣称首次直接测量到了引力波(2016)，使用的仪器是激光干涉仪，单程臂长4 km。见图4。图3 激光干涉仪几个应用的例子来源：(a)(b)(c)由北京镭测科技有限公司提供，(d)(e)来自深圳市中图仪器股份有限公司网页图4 LIGO激光干涉仪来源：https://www.ligo.caltech.edu/image/ligo20150731c 5. 双频激光干涉仪发展存在的问题（1）国内外单频和双频激光干涉仪的进展及问题多年来，国内外在单频和双频激光干涉仪方面进步不大，特例是双折射-塞曼双频激光器的发明。由于从国外购买的激光器不能产生大间隔的双频光，原有国内双频激光干涉仪的供应商基本停产。以前作为基础研究的双折射-塞曼双频激光器被推到前台。双频激光器是干涉仪的核心技术，走在了世界前端，也解决了国内无源的重大难题。北京镭测科技有限公司的开发、纠错，终于使双折射-塞曼双频激光干涉仪实现产品化，进入先进制造全行业，特别是光刻机。北京镭测科技有限公司双折射-塞曼双频激光器达到指标：频率间隔可在1~ 30 MHz之间选择，功率可达1 mW。 频率差与激光功率之间没有相互影响，没有塞曼效应的双频激光器高功率和大频率差不能兼得的缺点。尽管取得进展，但氦氖激光器的制造工艺等是个系统性技术问题，需要全面改善。特别是，国外双频激光干涉仪的几家企业的激光器都是自产自用，不对外销售，因此，我们必须自己解决问题。（2）业界往往忽略干涉仪的非线性误差很长时期以来，业界认为单频干涉仪没有非线性误差。德国联邦物理技术研究院(PTB) 经严格测试发现，单频干涉仪也存在几纳米的非线性误差，甚至大于10 nm。塞曼效应的双频干涉仪也有非线性误差，也是无法消除。对此干涉仪测量误差，大多使用者是不知情的。到目前，中国计量科学院的测试得出，北京镭测科技生产的双频激光干涉仪的非线性误差在1 nm以下。建议把中国计量科学院的仪器批准为国家标准，并和德国、美国计量院作比对。非线性误差发生在半个波长的位移内，即使量程很小也照样存在。图5 中国计量科学研究院：镭测LH3000双频激光干涉仪在进行测长比对6. 双频激光干涉仪的未来挑战本文作者从事研究双折射-塞曼双频激光器起步到成批生产双折射-塞曼双频激光干涉仪，历经近40年，建议加强以下研究。（1）高测速制造业的发展很快，精密数控机床运动速度已达几m/s，有特殊应用提出达到10 m/s的要求。目前单频激光的测量速度还没有超过5 m/s。双折射-塞曼双频激光干涉仪的测速也处于这一水平，但其频率差的实验已经达到几十MHz，有待信号处理技术的跟进发展，实现10 m/s以上的测量速度。（2）皮米干涉仪市场上的干涉仪基本都标称分辨力1 nm，也有0.1 nm的广告。需要发展皮米分辨力的激光干涉仪以满足对原子、病毒尺度上的观测要求。（3）溯源前文已经提到，小于半波长的位移是把正弦波动信号电子细分得到标称的1 nm，和真实的1 nm相差多少？没有人知道，所以需要建立纳米、皮米的标准。作者曾做过初步努力，达到10 nm的纯光学信号，还需做长期艰苦的研究。（4）提高氦氖激光器寿命在未来很长一段时间，氦氖激光器仍然是激光干涉仪最好的光源，但其漏气的特点导致其使用寿命有限，替换寿命终结的氦氖激光器导致光刻机停机，会带来巨大经济损失。因此，延长氦氖激光器寿命十分有必要。没有测量就没有科学技术，没有精密测量就没有当今的先进制造，为此作者最近出版了题名《不创新我何用，不应用我何为：你所没有见过的激光精密测量仪器》的书籍，书的主标题似是铭志抒怀，而实际内容是一本地道的学术专著，书籍内容为作者的课题组近40年做出的创新成果总结。作者简介张书练，清华大学教授，博导。曾任清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任，清华大学光学工程研究所所长，主要研究方向为激光技术与精密测量，致力于激光器特性的研究和把这些特性应用于精密测量，是国内外正交偏振激光精密测量领域的的主要创始人。

仪器信息网讯 2021年4月21-23日，由中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、仪器信息网联合主办，中国仪器仪表学会分析仪器分会、南京市产品质量监督检验院、我要测网、江苏省分析测试协会、无锡量子感知研究所、城铁惠山站区管理委员会协办的2021第十五届中国科学仪器发展年会（ACCSI2021）在无锡成功举办。大会吸引科学仪器及检验检测等行业约1400位高端人士参会。近年来，“第二次量子革命”被提出，不同于“第一次量子革命”对量子现象的理解和直接利用，对微观量子世界进行被动观察和解释，“第二次量子革命”通过掌控量子效应、定制量子系统，扎根于纯粹量子效应的量子技术，以实现对量子状态进行人工制备和主动调控。量子科学很可能是21世纪促进人类文明进步的最重要基础科学。今年3月12日，在发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中首次将量子信息列到了科技前沿领域攻关的第二位，明确指出要求实现量子精密测量技术突破。面对量子科技的发展新契机，4月23日上午，第十五届中国科学仪器发展年会（ACCSI2021）召开了量子精密测量产业化发展论坛，邀请领域内的专家学者等，共同研讨量子精密测量技术及其产业化应用，以期推动量子精密测量产业化进程。（文后附视频回放链接）会议现场中国石油大学（北京）人工智能学院院长肖立志 致辞会议开始后，由中国石油大学（北京）人工智能学院院长肖立志教授致辞。致辞结束后，6位演讲嘉宾分别从不同的角度分享了自己在量子领域的相关工作，并与现场观众进行了热烈的交流讨论。现场观众提问交流报告人：国仪量子联合创始人、CEO 贺羽报告题目：国仪量子：引领量子精密测量技术产业化国仪量子秉承着“为国造仪”的理念，成立以来一直致力于量子精密测量技术赋能各行各业。报告中，贺羽介绍了量子精密测量的基本原理以及在医疗健康(例如冠心病诊断、单个癌变细胞检测、脑磁图研究)、科研检测(例如解析单分子结构、引力波探测、寻找新粒子)、能源开发(例如油气探测、探矿、电力)和工业发展(例如高精度原子钟、脑机交互、芯片电流成像)等领域的应用。国仪量子以量子精密测量技术为核心技术，为科研机构、企事业单位等提供高端装置平台、核心器件、核心技术解决方案等产品和服务。报告人：国仪量子测控事业部总经理 吴亚报告题目：量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用量子精密测量的研究离不开测控电子学产品的支持，量子态的控制与读出都依赖高精度、高灵敏度的测控系统。针对于此，吴亚在报告介绍了一系列针对量子精密测量领域的测控解决方案，以NV色心量子精密测量应用方向为基础，介绍了量子测控产品的实际应用方法。报告人：国仪石油技术（无锡）有限公司系统工程师 孙哲报告题目：量子精密测量在地球物理探测中的应用量子精密测量是量子信息科学的重要分支之一，该种测量技术具有远超经典极限的探测精度和灵敏度。在精度方面，顺磁共振技术能够对物质中未成对的电子进行精确探测并进行定性和定量分析，具有纳米尺度的空间分辨率；在灵敏度方面，原子磁力探测技术能够探测到强度低至fT级别的弱磁场信号。报告中，孙哲表示，采用顺磁共振技术对页岩等非常规储层的岩心或岩屑进行探测时，能够精确测量其内部顺磁性离子，进而可得到其表面弛豫率等重要信息，对研究其内部孔隙结构和润湿性等方面具有重要意义。采用原子磁力计作为井下和地面通信的接收机时能够有效提升信息的传输速率、稳定性和距离，大幅度提升油气的勘探开发效率，该技术在旋转导向系统控制、生产井流量阀控制以及随钻测井信息传输等方面具有广阔的应用前景。报告人：中国科学技术大学教授 廖昭亮报告题目：新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控发展新材料、新结构和新原理器件已成为在后摩尔时代主要的研究方向之一，它有望突破经典半导体器件的极限，进一步推动电子信息工业的蓬勃发展。这其中一个重要的思路就是利用外延制备技术原子级构筑新型电子功能材料。通过材料的外延组合调控，人工设计制备异质结、超晶格和二维材料等人工材料，从而探索发现革命性的新材料。廖昭亮在报告中重点介绍了其团队在这一领域的一些工作，包括用于材料外延制备的激光分子束外延系统的研制，以及基于激光分子束外延系统在制备多功能耦合复杂氧化物异质结体系方面取得的一些进展。主要包括磁性材料的界面设计、电子相变的连续调控，并结合同步辐射表征方法、理论计算、高分辨微区晶体表征等先进的手段探讨界面新奇现象的物理机制。报告人：国仪量子高级应用工程师代映秋报告题目： 基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋电子顺磁共振波谱技术是一种研究含有未成对电子物质的结构、动力学以及空间分布的谱学方法，能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。代映秋在报告中以顺磁共振的仪器开发和应用为主线，介绍X波段顺磁共振波谱仪的关键技术，以及基于金刚石NV色心的单自旋磁共振谱仪的实现和应用。视频回放内容嘉宾国仪量子：引领量子精密测量技术产业化国仪量子 联合创始人、CEO贺羽量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用国仪量子 测控事业部总经理吴亚量子精密测量在地球物理探测中的应用国仪石油技术（无锡）有限公司 系统工程师孙哲新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控中国科学技术大学 教授廖昭亮基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋国仪量子 高级应用工程师代映秋

11月23日，黑龙江省科学技术厅公布2022年省重点研发计划重点领域专项拟支持项目清单。共128项，涉及数字经济、生物经济、高端装备、新材料、智能农机装备、常见多发病、国际合作等重点领域。其中，高端装备领域拟支持哈尔滨安宇迪航空工业有限公司“飞机超大尺寸复杂曲率壁板成型技术研发”、哈尔滨艾瑞排放控制技术股份有限公司“新能源插电式混合动力系统近零排放及降噪关键技术攻关及智能产业化”、哈尔滨超精密装备工程技术中心有限公司“大型高端回转装备数字化测量装配核心技术与仪器研发”、哈尔滨长川超声仪器科技有限公司“高精度轴承全息超声波无损在线自动检测装备研制”、哈尔滨新力光电技术有限公司“超精密铣削用空气静压电主轴研制”、黑龙江大学“高端电子系统板级和设备级的多余物高精密检测技术研发”等项目。2022年黑龙江省重点研发计划重点领域专项拟支持项目清单（共128项）序号所属专项项目名称项目单位项目负责人1数字经济铁路货车数字化智能化制造产线关键技术研究及示范应用中车齐齐哈尔车辆有限公司付继连2数字经济复合材料构件智能自动铺丝设备开发及应用哈尔滨玻璃钢研究院有限公司刘永纯3数字经济数字化智能网联精密机床柔性产线关键技术研究通用技术齐齐哈尔二机床有限责任公司江崇民4数字经济基于复合联动控制的空间复杂结构柔性数字化制造技术哈尔滨工大峻煊科技有限公司陆洋5数字经济面向龙江数字航道的智能无人艇观探测关键技术与系统研发哈尔滨新光光电科技股份有限公司马腾6数字经济应用于给排水的工业控制系统研发及产业化哈尔滨凯纳科技股份有限公司隋祥7数字经济数字化轨道电路技术研究黑龙江瑞兴科技股份有限公司肖彩霞8数字经济基于人工智能的轨道交通运载工具动态分析技术研究应用哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司马凌宇9数字经济大型冲击式转轮数字化制造技术研究哈尔滨电机厂有限责任公司李景10数字经济复杂恶劣环境下高精度智能环境监测传感器网络中国电子科技集团公司第四十九研究所咸婉婷11数字经济能源装备集团企业数字化与智能化协同管控技术与平台哈尔滨电气股份有限公司曲晓峰12数字经济严寒地区超低能耗智慧建筑关键技术研究与示范黑龙江省寒地建筑科学研究院李若冰13数字经济航空零部件柔性智能数字化加工技术研究中国航发哈尔滨东安发动机有限公司王山城14数字经济数字化核能供热堆三维隔震减震技术研究哈尔滨工程大学侯钢领15数字经济面向海上平台的三维海洋数字孪生系统研发哈尔滨哈船导航技术有限公司刘厂16数字经济基于边缘计算的工业设备状态实时评估方法研究哈尔滨工业大学谭立国17数字经济基于5G被动式绿色建筑门窗材数字协同加工中心关键技术研究东北林业大学杨春梅18数字经济基于强化学习的自主智能无人系统安全控制研究哈尔滨工业大学吴立刚19数字经济传感器监测数据的紧凑表达与挖掘研究哈尔滨工业大学靳水林20数字经济基于多用户联邦知识迁移的滚动轴承智能故障诊断方法研究哈尔滨工业大学李玉庆21数字经济基于多用户联邦知识迁移的滚动轴承智能故障诊断方法研究哈尔滨工业大学武小荷22数字经济面向智慧农业的可信数据共享与溯源技术研究哈尔滨工业大学程思瑶23数字经济规模化种植与农业托管经营数字农服体系研发北大荒信息有限公司巩建光24数字经济奶牛养殖数字牧场生产关键技术研究东北农业大学戴百生25数字经济基于“天空地”遥感数据的农业智能信息服务研究哈尔滨工业大学人工智能研究院有限公司孟冉26数字经济大田作物高效生产智能精准管控系统研究黑龙江省农垦科学院任志鹏27数字经济智能拉曼共焦显微农作物营养原位检测技术研究哈尔滨工业大学王伟波28数字经济心血管病预防诊断救治与康复智能服务平台研发哈尔滨医科大学附属第二医院于波29数字经济人工智能辅助药物发现和开发关键技术研究哈尔滨工业大学李杰30数字经济危重症患者远程医疗救治支持、质控与智能决策系统哈尔滨医科大学附属第一医院杨威31数字经济基于人工智能与物联网的信息无障碍服务平台及智能终端研究哈尔滨工业大学马琳32数字经济基于中俄为核心的斯拉夫语系机器翻译技术的国际文化交流支撑系统研发哈尔滨工业大学冯骁骋33数字经济基于数字技术的寒区城市建筑碳排放监测智能云平台技术研发哈尔滨工业大学建筑设计研究院有限公司费腾34数字经济适应数字经济的企业智能办公与服务平台关键技术研发哈尔滨工业大学软件工程股份有限公司苘世明35数字经济直播电商大数据挖掘分析技术研究哈尔滨兴业宝科技有限公司白淼源36数字经济基于联邦学习的数据隐私保护技术研究哈尔滨理工大学马超37数字经济面向闭源电力工控系统的安全防护技术研究哈尔滨工业大学王莘38生物经济寒地玉米种质遗传基础分析与抗逆分子标记开发及应用东北农业大学邸宏39生物经济利用全基因组选择育种技术创制玉米优异种质资源及技术应用黑龙江省农业科学院玉米研究所扈光辉40生物经济寒地粳稻孕穗期耐冷基因的鉴定与种质创新利用中国科学院东北地理与农业生态研究所农业技术中心卜庆云41生物经济利用全基因组选择方法筛选耐盐碱水稻种质资源及配套技术研究东北农业大学邹德堂42生物经济寒地野生大豆重要性状基因挖掘与种质创新利用黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所毕影东43生物经济利用重要性状机理解析抗线虫、耐盐碱大豆高产优质同步模式研究与示范黑龙江省农业科学院大豆研究所王家军44生物经济主要蔬菜作物分子辅助育种决策与新品系培育研究黑龙江齐山种业有限公司夏永涛45生物经济利用等离子体诱变技术选育适合北方栽培的珍稀伴生食用菌菌种及应用黑龙江黑臻生物科技有限公司马世玉46生物经济肉牛分子育种研发与遗传资源挖掘黑龙江省农业科学院畜牧研究所刘利47生物经济利用基因组选择技术进行民猪核心群精准建设及专门化品系培育黑龙江省农业科学院畜牧研究所刘娣48生物经济禽流感新型水禽疫苗研发和产业化哈尔滨国生生物科技股份有限公司柳金雄49生物经济伴侣动物疫病防控制剂创制中国农业科学院哈尔滨兽医研究所贾洪林50生物经济猪伪狂犬病变异株活疫苗的研制与产业化哈尔滨维科生物技术有限公司田志军51生物经济L-乳酸发酵生产关键技术研究与应用京粮龙江生物工程有限公司田强52生物经济超低热量甜味剂赤藓糖醇发酵生产关键技术与应用黑龙江龙凤玉米开发有限公司王洪军53生物经济高品质葡萄糖氧化酶产品开发及产业化示范黑龙江卫诺恩生物技术有限公司柏映国54生物经济玉米食品基料粉及其系列产品开发及关键生产设备创制大庆老街基农副产品有限公司王若坤55生物经济豆类膳食功能因子的精准生物富集及靶向调控技术研究及应用黑龙江九阳豆业有限公司江连洲56生物经济高值乳品生物加工和品质提升技术研发及应用东北农业大学李晓东57生物经济一种新型核酸递药系统在抗肿瘤及相关疾病的开发与应用哈药集团股份有限公司姜海涛58生物经济重组人源MG53突变体蛋白药物的临床前研究牡丹江友搏药业有限责任公司务勇圣59生物经济基于人用经验的治疗非糜烂性胃食管反流Ⅰ类新药清降和胃颗粒的研究与开发黑龙江珍宝岛药业股份有限公司李天翥60生物经济基于多组学的中医方证生物学机制研究共性技术黑龙江中医药大学王喜军61生物经济基于多组学技术的四妙勇安汤方证关联机制研究哈尔滨工业大学韩放62生物经济红曲黄芪蓝莓联合提高免疫力功能性食品研发及产业化哈尔滨医科大学孙长颢63生物经济基于多组学分析五加科复合多糖肠道菌群-免疫调节-肿瘤微环境调控机制研究及金五加泡腾片的创制哈尔滨商业大学于淼64生物经济经典名方核心药对的拟雌激素体内效应物质及关键调控靶点研究哈尔滨商业大学李文兰65生物经济三氧化二砷体内代谢产物的药效及心脏毒性作用机制研究哈尔滨医科大学附属第一医院海鑫66生物经济高品质核苷制备关键技术攻关肇东星湖生物科技有限公司任洪发67生物经济高纯度二氢槲皮素和水溶性矿物质螯合物绿色制造技术牡丹江灵泰药业股份有限公司赵春建68生物经济新型韦兰胶工业化生产工艺开发与应用研究大庆华理生物技术股份有限公司刘金峰69生物经济龙江特色挥发油微波连续提取与缓释颗粒制备关键技术东北林业大学贾涛70生物经济秸秆类生物质高效产氢关键技术研发与应用示范哈尔滨工业大学丁杰71生物经济微藻油脂的合成代谢网络及调控机制研究哈尔滨工业大学任宏宇72生物经济面向低碳绿色的城市生活污水菌藻共生MBR深度处理与膜污染控制技术研究与示范哈尔滨电气环保有限公司牛金豹73生物经济基于生物捕食的污水污泥高效处理与磷同步回收的“绿色”水厂技术研究与示范哈尔滨工业大学田禹74生物经济污水处理厂碳捕捉及碳源优化利用调控技术研发哈尔滨工业大学邱珊75生物经济污水处理厂碳捕获与定向资源回收技术及机制哈尔滨工业大学邢德峰76生物经济黑龙江省人群癌症基因组计划哈尔滨工业大学王亚东77生物经济生物大数据网络实时分析与安全监测技术研发哈尔滨工业大学赵天意78生物经济高精度生物3D打印装备与工艺哈尔滨汇恒科技有限公司卢礼华79

摩方精密，这是全球唯一能将3D打印精度精确到2微米、兼具超高公差控制能力、实现工业化应用的企业，也是为数不多的将精密加工设备出口到全球各大应用市场的企业。持续不断的产品研发能力一直是业内关注的焦点。近期，TCT亚洲视角团队前往摩方精密深圳公司，与副总裁周建林先生从公司当年选择入局微纳3D打印聊起，回顾8年的发展历程。他用冷静、克制的眼光，分析看待国内外3D打印市场的竞争现状。秉持初心，摩方精密在产品研发与应用拓展方面不断发力。今年5月，他们将在TCT亚洲展现场，发布新一代3D打印力作。摩方精密 副总裁周建林先生“在国内外金属3D打印技术蓬勃发展的情况下，大家都很好奇，摩方精密为何在多数人选择做“大尺寸”的环境下，选择微纳级3D打印技术这个“小而精”的赛道？选择这一赛道的基础和背景是什么？”这是一个很好的问题。我们公司很早就参加全球各地的TCT品牌展览会，除了我们TCT亚洲展，还有英国的TCT 3Sixty，美国的Rapid+TCT，以及TCT Japan等，所以对3D打印整个行业的发展是持续关注着的。2023年RAPID+TCT现场你提到金属这一块，近几年确实在全球发展都比较快，尤其是在大型的航空航天这个领域做的业务越来越多，当然是一个很好的趋势。但是增材制造它是一个平台性的技术，也属于材料加工的范畴，所以从材料加工这块来分的话，金属只是其中的一块。我们一直聚焦在做树脂和陶瓷这两块材料的加工，公司的核心竞争力就是精密制造和精密加工。2023年TCT 3Sixty现场微纳3D打印是3D打印大行业中的细分领域，它主要用于解决任何传统技术都很难处理的精密小型产品和复杂器件的加工、制造问题。那么，市场需求和发展趋势是什么？我们就做什么？这是由市场驱动的。目前看来，不管是在电子、通信，还是医疗，工业发展的更新迭代非常快，尤其是一些我们比较熟悉的一些消费产品，比如手机越做越薄，越造越轻，还有折叠功能的等等。那么这些设计里面的一些元器件在结构复杂的情况下，肯定要做得特别轻巧才能满足需要。以及一些可穿戴的产品，比如TWS耳机，相对以前头戴式和入耳式的，现在无线蓝牙的设计是非常智能化的。由此可见，兼具微纳细节尺寸和复杂构型的精密器件，遍布工业生产和人们生活的方方面面，当然也出现在大量“高精尖”、国外制造技术垄断的领域。相比较而言，传统制造方法在日新月异的技术进步面前，常常瓶颈显著。市场是一直都存在的，但以前为什么很多下游的厂家会选择比较昂贵，或者说比较不方便的一些传统方式去做，是因为咱们的打印技术它达不到这个要求。那么，摩方精密就通过这七八年的发展，技术不断成熟，已经在上述这些应用领域中做了很多应用案例，那就进一步坚定了我们的信心，找到了比较好的定位，笃定地在这个行业不断地深入下去。“具体是如何做到如今全球超高精密3D打印的领导企业？”首先还是前面提到的市场驱动。公司成立初期，正值 3D 打印技术在全球范围内逐渐兴起。就我们中国企业而言，有很多在产品方面做得很好，但真正能够将基础设备出口到海外的还是比较少的。尤其过去这些年，中国在很多产业中、在核心高端设备上更是受到限制。在这样的背景和使命下，摩方精密在设备制造方面，稳操基本盘，在25μm、10μm、2μm微纳3D打印机都有主打的设备，且在科研及工业领域有着非常扎实的客户基础。microArch S230（2μm）其次原创技术驱动。摩方精密在这8年发展中，不断进行技术上的突破革新。在2021年，凭借超高精密3D打印系统microArch S240荣获2021年度全球光电科技领域最高奖“棱镜奖”，这也是中国企业第一次凭借本土原创精密制造技术的领先性获得此奖项。再者不断探索创新应用，不断赋能、孵化相关应用领域产品，发力开启终端应用产品布局。目前，“极薄强韧牙齿贴面”是摩方精密利用颠覆性技术带来的突破性应用产品之一，是在生物医疗领域的全新应用。依托于长期积累的核心技术，摩方精密的3D 打印技术已经广泛应用于多个垂直领域，如医疗器械、精密连接器等，与多家知名企业建立了合作关系。“摩方精密在国内/亚太区当前的布局情况如何？未来计划呈现一个怎样的“版图”？如何做到？”我们本身的定位是做全球性市场的一个企业，所以除了亚太地区，我们的另一大市场是在欧美地区。因为目前整个3D打印它主要的市场还是分布在欧洲和北美，以及亚洲地区更多集中在东亚，而中国也的确是一大主力市场，所以除了澳洲、新加坡等，我们在中国国内的布局是比较深的。我们总公司是在重庆，近两年发展的比较快，已在厦门、北京、深圳、武汉、南京、西安、杭州等多地设立办事处，同时也在日本、美国等地设立海外分公司，进一步加速全球市场拓展和持续增长未来。短期来看，我们首先确保稳步推进装备销售，并进一步加强后续客户跟踪售后及技术支持。即将在今年5月TCT发布的新设备，也是摩方精密这几年的研发力作，将为客户提供更高效、更智能、更友好的使用体验。其次我们持续加紧创新技术研发，拓展终端应用。以牙齿贴面领域为例，当牙齿表面出现缺损、着色等疾病时，采用陶瓷修复材料“贴”在表面，可以恢复形态、改善色泽。目前全球基于机加工的氧化锆牙齿贴面最低厚度在300μm以上。而我们与北大口腔医院合作打造的牙齿贴片，厚度大幅降低至40μm，最大程度地减免患者磨牙步骤，保留牙釉质。长期布局方向，摩方精密将致力于建立一个更加完善的全球市场网络，加快研发、创新、展示中心和销售为一体的战略布局。希望让摩方可以进入更多的领域，同时，我们会在终端、产品端去和上下游客户相互合作，把摩方的材料和设备进一步地推入到终端产品中去，最终过渡成为技术赋能性平台公司。“通过各个渠道新闻了解到，摩方精密将在TCT现场正式发布Dual系列设备，首次实现复合精度在同层和不同层间的自由切换，也请您具体谈谈摩方本次在新技术及系列新品的突破？”我们公司一直是聚焦在做精密生产或者说微纳生产，所以一直非常重视研发和技术创新。这些年一直也在不断的推出新的产品，包括2μm精度、10μm精度，还有25μm精度，来填补一些技术上的空白，满足市场的需要。你刚才提到的Dual系列设备搭载的是摩方全新科技-复合精度光固化3D打印技术。这款设备主要针对工业制造中复杂结构件的精细处理需求，通过组合不同打印精度，突破大尺寸和高精度的固有矛盾，使大幅面与极小特征尺寸完美结合，有效解决了传统打印中大尺寸与高精度难以兼得的问题。“非常期待这款全球首发的双精度打印设备。那么，周总可以跟大家讲讲这款设备未来会在哪些场景出现？它具体可以解决哪些应用领域的难题？”这个应用场景是非常多的，大家也都有一个共性的需求：同时满足高精度和高效率的双重需求。10年前我就已经收到客户有这方面的需求，他希望设备在打得好的情况下，速度和效率方面也有所提高，降低成本的同时，还能满足产品更快的迭代需求。那么比如在精密电子领域，这款设备能打印芯片接插件、连接器、传感器等复杂精密结构件，用于小批量、规模化精密仪器的生产制造，充分满足生产商对精密复杂连接器等零部件的批量生产需求，能极大提升生产效率。比如说AI芯片，它上面用的一些封装的背板或连接器。一块AI的CPU上要打很多芯片，背板的面积是固定的，但其表面布满了上千个小孔，所需精度要求很高，那么就需要2μm精度去做，但是其他部分的精度要求相对没那么高，可能10微米或者25微米就能满足了。以及在精密医疗领域，其复杂结构制造、个性化定制、材料多样性、快速原型与迭代等方面的优势，为高端医疗器械与生物制造技术领域的发展提供了强有力的技术支撑和新的可能性。最后，在科研领域如力学、仿生学、微机械、微流控、超材料、新材料、生物医疗以及太赫兹等，能够制造复杂微观结构，对材料科学研究和新型器件开发具有重要意义，助力高校及科研机构加紧科技成果转化，进一步赋能行业、产学联动，为社会经济发展提供更强大的科技支撑，促进我国制造业迈向全球价值链中高端。这样的案例非常多，这项技术的出现可以改变一些设计师的思路，以前敢想但是做不了，那么现在就可以“敢想敢做”。当我收到客户的积极反馈，评价我们是“灵魂工程师”的时候，我觉得我们投身在这个行业是很有成就感的。“就光固化3D打印领域而言，您是如何看待其他的海内外企业竞争者？”是的，我们用的技术是光固化，所以我们一直是有在关注光固化这个行业的发展。那么，光固化它有高精度，也有低精度，以及树脂打印、陶瓷打印等等，都是同行。那国内外的竞争环境也是有所差别的，国外厂商更注重去做一些基础创新、原始创新的事情，呈现的是差异化的竞争格局，良性发展。国内的话，我的一个感受是与国外恰恰相反，大家的角力点是在市场营销、文案美化等方面，这对我们在国内的竞争也算不上是一种挑战，但是这对终端用户会造成一定的误导，干扰大家对这个细分技术作出真实、准确的判断。近年来，我国增材制造产业发展迅速，涌现出一批知名的增材制造企业，大家是对手，更是战友。作为加工厂商，摩方精密一直保持敬畏之心，向下游领域的客户虚心学习，共同成长。“摩方精密面临的挑战有哪些？未来产品与技术的发展方向是什么？”在这个行业中，我觉得挑战是一直存在的。主要分两大块，首先3D打印技术毕竟是一项材料加工的技术，如何推动技术去找到合适的应用，怎么落地，都是需要花费长时间地积累、优化，才能呈现出最终大家都满意的一个产品。第二点，我们知道客户要的是一个综合的解决方案，并非靠售出一台设备就能解决的。这就回到我刚才说的，公司要需要不断修炼内功，跟客户一起去攻克过程中的难关，才能真正满足客户端的需求。如果说我们一直停留在原型制造，仅仅是卖设备，那么这个行业的天花板就在那儿了，没办法真正的解决行业应用的问题，这就造成市场空间的局限性。那么投资人也好，从业者也好，就都会纷纷离开这个行业，更别谈未来还有更多的可能性了。“谢谢周总分享的深刻洞察。那么5月份，TCT亚洲展就要在上海召开了，周总对此有哪些期待？”我先讲一下我的感受，我觉得TCT是一个很好的展会平台，包括不管是国外的，还是咱们亚洲展。我们对TCT亚洲展的期待有很多，其中一方面是希望TCT亚洲展能更加国际化。随着国内增材行业的发展，现场国内厂家的占比也越来越大。TCT作为一个桥梁和一面窗口，我们也希望有更多的海外展商可以参与进来，同时也包括会议论坛方面，未来邀请更多的国内外专家、从业者、应用端用户参与进来，相互交流，了解彼此的发展情况，开拓视野。

7月31日至8月2日，济宁市举行上半年绿色低碳高质量发展暨招商引资重点项目现场观摩会。31日下午，观摩会来到济宁市嘉祥县，对瑞芯IC半导体芯片研发生产基地项目进行现场观摩。该项目由济宁瑞芯半导体与扬州扬杰电子共同投资建设，投资4.8亿元，总建筑面积9360平方米，主要购置安装划片机、激光切割机、分选机、芯片性能测试仪等设备120余台，新上高压硅堆生产线10条。项目依托上海交大、东南大学和扬州扬杰电子科技股份有限公司，拥有国内一流大功率半导体功率器件芯片生产及研发技术，产品线涵盖分立器件芯片、整流器件、保护器件等，广泛应用于消费类电子、安防、工控、汽车电子、新能源等领域，远销美国、德国、俄罗斯、意大利等多个国家和地区，其生产的旁路二极管、光伏二极管等系列产品取代了德国进口。项目全面投产后，可年产芯片1000万件，产能跻身国内前三强，新增销售收入8亿元、利税2.3亿元，带动上下游就业人员300余人。

9月2日，深圳市中小企业服务局官方发布了工业和信息化部认定的第六批专精特新“小巨人”企业公示名单，重庆摩方精密科技股份有限公司（以下简称“摩方精密”）全资子公司深圳摩方新材科技有限公司获评国家级专精特新“小巨人”企业。国家级专精特新“小巨人”，是工业和信息化部为贯彻落实中共中央办公厅、国务院办公厅《关于促进中小企业健康发展的指导意见》、《财政部工业和信息化部关于支持“专精特新”中小企业高质量发展的通知》有关要求，经各省级中小企业主管部门会同财政部门组织报送、专家审核等流程评选而出。专精特新重点小巨人企业是政府为鼓励专业化、精细化、特色化和创新型中小企业发展而设立的荣誉称号，旨在筛选和扶持在细分市场领域市场占有率高、创新能力强、质量效益优、配套能力强的领军者。其中，专精特新“小巨人”企业是专精特新中小企业之中的佼佼者，在各自产品领域逐渐形成优势和规模，能为大企业、大项目提供关键零部件、元器件和配套产品。摩方精密所在的工业级精密增材制造领域，融合了机械、材料、软件、电子、大数据等学科，是近年来制造业迭代的亮点，对高端制造业效率、创新和可持续性产生广泛的影响，有望成为启动制造业产业创新升级的新引擎之一。作为国产精密制造工业母机，摩方精密为全球首家推出2微米级增材制造精度并稳定应用与工业界的精密增材制造解决方案供应商。其精密增材制造设备采用面投影微立体光刻（Projection Micro Stereolithography, PμSL）技术，利用这一颠覆性技术，摩方精密赋能各行业精密制造工业企业应用创新和科研创新，为高端制造提供了传统生产方式难以实现复杂结构产品的专业化、精细化、特色化、新颖化的精密制造解决方案。近期，摩方精密面向全球市场推出首创Dual Series设备：microArch® D0210和microArch® D1025，该系列成功实现同层与跨层平面的双精度自动切换打印，新增自动化操作平台可使打印过程在速度、质量和便捷性上进行大幅提升，有效解决增材制造中高精度和大幅面的固有矛盾，再次实现工业级3D打印技术新突破。同时，摩方精密也在持续积极拓展终端应用领域的业务范围，并在辅助研发微针、器官芯片、内窥镜、导流钉、牙齿贴面等生物医疗行业应用方面，积累了丰富的技术与经验储备。其中，摩方精密研制出一种内含仿真毛细血管结构的新型生物培养皿（反应器），为新药开发以及精准医疗的突破带来巨大的价值，进一步助推超高精密3D打印技术在生命科学领域的跨越式发展。此外，“极薄强韧牙齿贴面”也是摩方精密的突破性终端应用之一，利用高精度3D打印技术制造的“牙齿贴面”最低厚度可达40微米，推动义齿修复从“有创”到“无创”的转变，并以国家重点研发计划重点专项项目“极薄强韧陶瓷义齿微立体光固化增材制造技术与装备”获批立项。截至2024年6月，摩方精密目前已与世界35个国家，2000多家工业企业和科研机构以及全球众多领域的世界500强企业建立起紧密的合作关系，其中，海外设备销售收入占比逐年攀升，2023年达50%以上。摩方精密正在全力构建起一个从底层技术到顶层解决方案完全自主可控的国产替代链条，赋能高端制造领域的国产化进程。目前，随着新一轮科技和产业变革的加速推进，基础前沿领域正孕育着重大突破，交叉融合的态势日益明显，基础研究、应用基础研究和技术创新之间的相互推动作用也在不断增强。摩方精密将继续坚持自主研发的道路，同时协同“产、学、研、医”力量，强化基础应用研究和技术创新，发挥创新主体作用，坚定不移地朝着专业化、精细化、特色化和新颖化的发展方向迈进，为中国精密制造持续供给能力和效率。

中美贸易摩擦以来，中国制造业的产业链 、供应链面临着严峻的挑战，尤其是疫情发生后，全球产业链、供应链都在历经重构。在此背景下，我国 “十四五”规划将发展现代产业体系章节从第五篇提升到了第三篇，把巩固壮大实体经济根基、打造“制造强国”放到了更重要的地位，并首次就产业链供应链优化进行了单独讨论，强调引导产业链关键环节留在国内，补短板锻长板，产业链供应链自主可控、安全高效。今年7月以来，不少省、直辖市纷纷出台制造业发展“十四五”规划，明确未来五年重点发展方向，例如上海、浙江、广东、重庆、天津等。其中，广东省日前发布的《广东省制造业高质量发展“十四五 ”规划》（以下简称《规划》）值得特别关注。《规划》明确：广东省“十四五”期间将巩固提升战略性支柱产业、前瞻布局战略性新兴产业，并将谋划发展未来产业。其中，精密仪器设备作为十大战略性新兴产业之一，到2025年，精密仪器设备产业规模达到约2900亿元。实际上，早在2020年9月底，广东省就发布了《广东省培育精密仪器设备战略性新兴产业集群行动计划（2021-2025年）》。该计划提到，广东省精密仪器设备产业已经初步构建产品门类品种比较齐全、具有一定生产规模和研发应用能力、以民营企业为主力军的产业体系，并且在示波器、监护仪、血细胞分析仪、功率分析仪、基因测序仪、质谱仪等方面处于国内领先技术水平。2019年广东省精密仪器设备产业主营业务收入为1323.99亿元，拥有专精特新“小巨人”“单项冠军”“独角兽”企业近20家。到2025年，广东省精密仪器设备产业将规模达到约2900亿元，其中工业自动化测控仪器与系统行业预计约500亿元、信息计测与电测仪器行业预计约700亿元、科学测试分析仪器行业预计约500亿元、人体诊疗仪器行业预计约700亿元、各类专用检测与测量仪器行业预计约500亿元。那么，广东省之所以有底气“押宝”精密仪器设备，小编也在思考其中的缘由。首先，广东省精密仪器设备产业规模位居国内前列，目前已经发展起了一批非常有潜力的精密仪器企业，它们各自耕耘在不同的细分仪器领域，尤其是在与前沿科学技术结合的仪器领域，很有可能培育出行业“隐形冠军”和“独角兽”。例如基因测序领域的华大制造，高端质谱领域的广州禾信，临床诊断领域的迈瑞医疗，环保监测领域的南华仪器，材料试验机领域的三思纵横等等。其次，精密仪器设备虽然服务于各行各业，但这个行业的特点也很鲜明，那就是与其他产业相比（例如汽车），市场容量不大并且非常分散。因此，科学仪器产业较难像汽车业那样，出现一个围绕科学仪器为核心的上下游产业生态链。换言之，精密仪器设备产业至少现阶段还是要主动向那些已经较为成熟的与精密仪器相关的上下游聚集区靠拢。而广东在这方面，恰好有自己独特的优势。一方面，广东省是我国排名第一位的经济大省,也是我国的制造业和工业大省，尤其是在计算机、通信和其他电子设备制造业方面，一直是全国领先。这对于精密仪器制造而言，无论是原料采购，还是配套加工，都是极大的便利。另一方面，根据国家统计局公布的《2019年全国科技经费投入统计公报》显示，在研究与试验发展（R&D）经费投入方面，广东以3098.5亿元位居当年首位。而精密仪器的一个重要市场就是科研市场。精密仪器诞生于科研又服务于科研，精密仪器产业尽量靠近科研单位聚集区，无论是产品创新，还是为用户提供定制化的服务，都具有得天独厚的优势。第三点，可能是广东的人才优势。在我国老龄化加剧的背景下，人才是科技乃至经济发展的未来。2019年数据显示，广东当年净流入人口82.6万，全国排名第二，只略微低于浙江，遥遥领先于全国其他各省，老龄化程度亦低于全国平均水平。总之，在中国各省（直辖市）争相发展前沿产业的格局下，广东选择了科学仪器这个长期被忽视的高科技产业角落。它能否在这条潜力赛道上，摸索出一套适合国产精密仪器健康、快速发展的“广东模式”呢？我们拭目以待。扫二维码加绿仪社为好友 及时了解更多科学仪器行业深度分析！

近日，第3届高端测量仪器国际论坛暨第13届精密工程测量与仪器国际会议（IFMI & ISPEMI 2024）在山东青岛成功举办。会议邀请各国精密工程测量与仪器领域的高层科学家、专家与业界领袖，就国际精密工程测量与仪器领域面临的重大机遇、重大科学问题和关键技术问题展开深入研讨，展望其未来发展方向和技术路线等。会议期间，仪器信息网特别策划了专访环节，荣幸地邀请到了中国计量学会秘书马爱文，就我国精密测量仪器产业发展现状与建议、精密测量技术未来发展方向、制造业转型升级面临的挑战等话题展开分享。国产精密测量仪器产业发展面临瓶颈马爱文秘书长表示，“国内精密测量仪器的发展正面临瓶颈期。从更宏观的视角审视，精密测量技术是社会发展水平的缩影。我们过去常言，测得准才能造得精。这意味着，只有不断推进高精度测量仪器的研发与应用，才能引领产品向更高质量、更高精度迈进。以机械制造业为例，要实现高精尖产品的制造，其背后的工业母机必须具备远超产品本身的精度标准，而测量技术则需再上一层楼，至少达到母机精度的三分之一以上额外精度，方能确保产品的质量。然而，不可否认的是，我国在机械加工领域，包括精度、可靠性等方面，仍面临诸多挑战，这也在一定程度上折射出我国精密测量仪器及其技术与国际先进水平之间的显著差距。更为严峻的是，国际上的高精度产品禁运政策，如同一道无形的壁垒，严重制约了我国多个产业，尤其是高精度仪器仪表产业的发展。但我坚信，挑战与机遇并存，中华民族自古以来便以坚韧不拔、勇于探索著称，面对重重困难，我们定能迎难而上，研发出具有自主知识产权的高精度测量仪器，满足社会高质量发展的迫切需求。”多措并举，推动精密仪器产业高质量发展马爱文秘书长进一步谈到：“推动精密仪器产业的全面发展，需采取多维度策略，首要且核心的是计量测试技术的坚实基础。2018年国际单位制迎来重大变革，将七个基本量被定义于基本物理常数之上，为全球测量技术领域树立了统一的基准线。然而，要精准定义这七个基本量、构建坚实的计量基准体系，仍面临漫长且艰巨的探索之路。鉴于此，国家应聚焦基础研究，攻克计量基准难题，研发高精度仪器，为技术转化与社会应用奠定基础。同时，仪器仪表产业需加大科研投入，加速成果转化，将创新应用于实践。国家与产业界共同努力，才能推动我国精密仪器产业的蓬勃发展。高精密测量仪器的性能，实为整个产业技术水平的集中展现。其内部集成的芯片、精密齿轮及诸多基础零部件，其性能与品质直接决定了仪器的测量精度。这些部件共同构建了一个精密而复杂的产品系统，而系统性问题的解决，如误差调控，便成为推动仪器仪表产业向前发展的关键所在。以激光干涉仪为例，其高精度的实现同样依赖于多元零部件的精密配合。因此，零部件的质量、设计思路、制造工艺等因素，均对精密测量仪器的整体精度产生影响。中国若要在高精度测量仪器领域取得突破，不仅需计量部门的不懈努力，更需整个产业链上下游的协同提升。近年来，我持续关注国产仪器与国外同行在性能与市场上的差距。从设计等多个维度来看，国产仪器已在众多领域展现出替代进口产品的强劲实力。然而，在稳定性和可靠性方面，国产仪器及设备存在一定短板。以机床制造为例，德国机床采用经过30年应力消除的钢材制作导轨，以确保长期精度稳定，而国内企业往往难以达到这种高标准，甚至存在直接使用未经充分应力消除的钢材制作导轨的情况。这直接导致机床在使用一两年后，因应力变化而影响测量精度，发生精度漂移。此现象并非个例，也广泛存在于各类精密测量与测试设备中。国产设备在初期往往表现出色，但长期使用后精度下降的问题较为突出。尽管国家已建立了严格的检定校准制度作为外部保障，但提升设备自身的稳定性和可靠性才是治本之策。此外，在科研领域，前沿理论的探索与现场实际应用的紧密结合也至关重要。针对仪器设备在不同应用环境下的性能变化，特别是测量精度的波动及其对最终结果的潜在影响，亟需深入探究。当前，我国计量体系已臻完善，国家计量院专注于计量基准的研究，各省计量院则负责计量标准的制定。同时，众多高校与科研院所也在测量技术领域深耕细作。我们应凝聚各方智慧与力量，共同推动高精度测量技术及仪器的研发与转化进程，以切实满足企业及社会发展的实际需求。当前，国家高度重视这一领域的协同发展，通过NQI等支撑项目，积极促进产学研深度融合，确保企业界的广泛参与。”AI与量子测量赋能精密测量技术发展聚焦精密测量技术，仪器厂商正积极拥抱人工智能（AI）技术，通过深度融合与创新应用，实现测量精度与效率的双重提升。对此，马爱文秘书长认为，人工智能与精密测量之间相辅相成，不可分割。精密测量借助人工智能的算法优化，显著提升了测量精度；然而，若过度聚焦于人工智能，可能导致对测试技术基础工艺及零部件材料研究的忽视，从而限制了测量技术的整体进步。因此，他强调两者应形成良性的互动循环，人工智能为精密测量提供算法支持，精密测量则为人工智能算法提供精确数据，共同推动整个系统性能的大幅提升。在探讨精密测量的未来发展方向时，马爱文秘书长则表示：“量子测量技术无疑是一个极具潜力和前瞻性的领域。随着2018年国际单位制中七个基本单位全面基于基本物理常数重新定义，人类社会正式迈入了量子时代，极大地促进了量子测量技术的发展。量子测量技术，简而言之，是利用量子、原子、分子等微观粒子作为测量工具，依托其独特的物理特性（如体积小、能量高、带电性、磁性等）来精确感知和测量外界环境的变化。这一技术因其极高的灵敏度，在精密测量领域展现出前所未有的优势，被视为未来发展的重要方向。然而，量子测量仍需攻克诸多技术难题，如离子干涉、离子阱的精确控制、单控温色芯技术的突破等。这些技术挑战要求我们在研发过程中不断创新，攻克难关，以实现量子测量技术的突破与应用。尽管如此，量子测量的潜力和价值不容忽视。它将成为人类认知世界、利用自然规律的重要工具。因此，我衷心希望仪器仪表产业能够紧跟量子测量技术的发展步伐，积极投入研发创新，推出具有自主知识产权的量子测量产品与设备。”精密测量：筑牢数字化与智能化转型的基石2024年3月，工信部等七部门联合印发《推动工业领域设备更新实施方案》，围绕推进新型工业化，以大规模工业设备更新为抓手，实施制造业技术改造升级工程，以数字化转型和绿色化升级为重点，推动制造业高端化、智能化、绿色化发展。针对此重大举措，马爱文秘书长发表了深刻见解：“数字化转型是一个多维度、深层次的变革过程。基于我在工业计量与测量领域的研究，以及对众多工业企业的实地考察，我深刻体会到，我国工业发展尚处在1.0至2.0的初级阶段，数字化与智能化水平与国际前沿存在显著差距，这主要受限于历史工业基础薄弱。然而，值得注意的是，国内大型企业已积极投身数字化、智能化、网络化转型，并初显成效，特别是在汽车制造业中，智能化技术的应用彻底革新了这一传统行业。关于精密测量技术，对于大多数工业企业而言，当前或许并不需要过于高端的测量设备；但在高端装备制造领域，如芯片制造与航空航天关键部件（如齿轮）的制造中，高精度测量仪器不可或缺。这种高精度需求推动了精密测量技术的发展，反过来精密测量技术也促进了工业企业的智能化与快速化进程。传感器作为智能化的基石，其高精度制造同样离不开先进测量技术的有力支撑。因此，精密测量技术与工业智能化之间形成了相辅相成、共同发展的良性循环。工信部最新推出的大规模设备更新政策，旨在通过优化生产工艺与流程，引领工业企业借助数字化转型实现制造质量的提升。在此过程中，我强烈建议加强对测量仪器与设备的集成应用，将其直接嵌入生产流程，确保产品质量的显著提升。以汽车制造业为例，高精度测量技术是机床与机器人高效运作的关键。只有确保机器人装配精准无误，才能组装出高质量汽车。因此，我们必须将计量与高精度测试技术融入设备更新与工艺改造之中，确保每一次升级都是对品质追求的深刻实践，而非简单的设备替换。此外，国家大力倡导的数字化转型及大数据应用，其根基源自精准的测量技术，特别是稳定可靠的高精度数据。这些数据不仅是提升产品质量的基石，也是节能减排、精细化管理及应对气候变化等战略决策的重要依据。因此，我们呼吁将计量与测试技术贯穿于产品全生命周期的每一个环节，从设计、研发、制造到检验、报废，全程赋能产业升级，减少资源浪费，促进可持续发展。同时，这也为测量仪器制造企业与供应商带来了前所未有的发展机遇，但前提是他们必须持续提供高质量的产品与服务，以满足市场的测量需求。”采访中，马爱文多次强调，精密测量技术不仅是产业升级的基石，更是国家高端科研不可或缺的支撑。作为科学研究的先行者，高精度的测量仪器应广泛服务于各科研领域，提供可靠的测量手段。与此同时，智慧城市、智慧交通、医疗及生命科学等领域都离不开精密的测量设备与仪器。我衷心希望，全国的仪器仪表制造企业能够瞄准社会需求，研发出更多高质量、高性能的测量仪器设备，共同促社会进步与发展。

一种能广泛用于高等院校、科研单位、工矿企业和环保领域化学实验室测量水溶液的pH值和电位mV值的PHSJ-5型实验室pH计，最近由我公司电化学事业部研发成功，现已投放市场。该实验室pH计系精密级pH测量仪器，配有自主开发的数据采集软件，技术、性能在国内属先进，接近国外专业电化学实验室仪器制造商同类新产品水平。 　　PHSJ-5型实验室pH计采用高精度A /D 转化芯片，配置精密级pH电极、精密级参比电极和精密级温度传感器，确保了仪器具有0.001级pH的测量精度，能满足用户精密测量水溶液的pH值和电位mV值。该仪器主要有五个特点：一是触摸式大屏幕液晶显示屏，全中文操作界面，使用方便 二是可选择多种pH标准缓冲溶液标定仪器，利于用户建立自己的标液组 三是具有自动识别五种标准溶液功能 四是自动和手动温度补偿、自动校准、自动计算电极百分理论斜率 五是能储存、删除、打印、查阅，最多可储存200套测量数据，并有RS-232通讯功能。　　 图为公司电化学事业部推出的最新型精密级实验室Ph计

这两年，拉曼光谱仪一直吸引着业内人士的眼球，各大仪器厂商不断在新产品、新技术、新应用等方面推陈出新，精心布局，不仅如此，新迈入此领域的仪器厂商也层出不穷，可谓热闹非凡。　　拉曼光谱如此的蓬勃发展给广大用户提供了更多可选择的空间，那么，当前有哪些主流企业/主流产品?有哪些最新的技术/应用?哪款仪器更适合用户自己的研究工作?　　仪器信息网：贵公司拉曼光谱仪的定位?　　雷尼绍：雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪为性能优异的研究级显微拉曼光谱仪。其运用雷尼绍在精密机械制造和创新工程方面的丰富经验设计而成，经久耐用，可升级、重新配置或定制，是市场上最可信赖的拉曼仪器。　　一般说来，衡量一台拉曼光谱仪的优异性能包括三大指标，高灵敏度、高重复性和高分辨率。inVia独特的分立光路、透镜设计、新型共焦系统结合超低噪音、超高灵敏度的CCD等使其成为同类产品中灵敏度最高的拉曼谱仪 独家采用光栅尺反馈控制技术(源于雷尼绍其他优质产线)，并将此技术用于自动样品台及光栅转台的设计中，使得inVia定位和采谱具有非常高的准确率和重复性 光路中的扩束技术及共焦技术更是使得仪器具有高的光谱分辨率和空间分辨率 雷尼绍在全球的精密测控领域具有非常高的地位，使得inVia具有极高的自动化程度，操作简单，性能稳定。　　仪器信息网：请回顾贵公司拉曼光谱仪的研发及技术进展历史，贵公司在拉曼光谱仪器方面有哪些优势/专利技术?　　雷尼绍：　　雷尼绍拉曼光谱仪的研发及技术进展　　1992年，全球首台新型拉曼光谱仪—RM系列 　　2008年，商业化Raman-AFM联用技术(TERS) 　　2009年，全球首台全自动拉曼光谱仪—inVia Reflex 　　2010年，商业化Raman-SEM联用技术—SCA 　　2015年，增添透射拉曼、光镊等技术 　　2016年，全新inVia Qontor显微拉曼光谱仪—增添LiveTrack实时聚焦技术 　　RA802 Pharmaceutical Analyser—药物专用分析仪器 　　雷尼绍扫描成像技术的发展　　1994年：点扫描成像—最基本的成像技术；　　2006年：快速线聚焦成像； 　　特点：扫描速度快　　2008年：StreamLine快速大面积扫描成像(独有Slalom模式)—专利技术 　　特点：大面积、无接缝、无遗漏　　2011年：StreamHR快速高分辨扫描成像 　　特点：高空间分辨率　　2013年：1. 3D快速扫描成像 　　 特点：真正的三维空间成像 　　2. Surface成像 　　特点：曲面、斜面表面成像—预定位　　2014年：1. StreamHR Rapide快速大面积高分辨成像—英国女王奖 　　特点：大面积高清成像 　　2. TERS成像 　　特点：Raman-AFM联用仪器生成纳米量级拉曼成像　　2015年：透射成像 　　特点：包括z轴综合信息的拉曼成像　　2016年：LiveTrack实时聚焦成像 　　特点：表面凹凸不平、粗糙、弯曲及动态变化的样品自动聚焦成像　　仪器信息网：贵公司当前拉曼光谱仪的主流产品和主流技术?贵公司有什么样的产品发展计划?　　雷尼绍：　　主流产品InVia Reflex显微拉曼光谱仪　　主流技术及优势：　　inVia系列显微拉曼光谱仪是雷尼绍分析仪器产线的主流产品。inVia独特的设计使其具有高灵敏度、高重复性、高分辨率等衡量一台拉曼光谱仪的几大指标。其操作简单，性能出众，结果可靠，赢得了世界范围内科学家和工程师的信赖。　　inVia具有非常值得信赖的性能，从分析材料的微痕量到大量，高效的光学设计为您带来最佳的拉曼数据。应用这种能力，您除了可以采集单谱数据外，还可进行下列测试，如，时间序列、温度渐变、线扫描、面逐点扫描、立体扫描、透射逐点扫描、直接成像等。　　inVia可以实现完全自动化。所有重要的移动组件均为马达驱动并配有位置和角度传感器，无需手动干预。可以实现操作简单化、实验排列、远程诊断和支持等等。　　inVia还具有非常高的灵活性。您可以随时根据研究和实验需求，调整其配置。并且非常容易升级配备光路、包括各种激光器、光学组件和附件。　　新产品inVia Qontor显微拉曼光谱仪　　主流技术及优势：全新inVia Qontor是雷尼绍最先进的显微拉曼光谱仪。它以市场领先的inVia Reflex为基础，在inVia公认的性能和易用性方面又有了新的突破。　　inVia Qontor加入了雷尼绍的最新创新成果 — LiveTrack™ 实时聚焦追踪技术，使用户能够分析表面凸凹不平、弯曲、粗糙或动态变化的样品。在数据采集和白光视频观察过程中实时保持最佳聚焦，消除了耗时的手动聚焦、预扫描和样品制备过程。　　RA802药物分析仪　　RA802药物分析仪是雷尼绍最新推出的专用于药物领域的仪器。应用范围：　　1. 制剂开发　　2. 制剂稳定性测试　　3. 制剂问题排除　　4. 制剂的理解和对比测试——专利保护/诉讼和逆向工程　　仪器信息网：目前贵公司拉曼光谱仪重点关注的应用领域有哪些?最看好哪个领域?主推的解决方案?　　雷尼绍：目前雷尼绍重点关注生命科学领域和药物分析领域。　　生命科学领域解决方案：　　拉曼或将是未来生物医学的主要检测手段。拉曼在此领域中应用的一个优势是无标记检测，需要拉曼谱仪具有非常高的灵敏度还有非常快速准确的成像功能，雷尼绍inVia拉曼光谱仪拥有一套综合的扫描成像和整体成像技术，无论是成像面积还是成像速度均可根据实际样品进行选择。拉曼在此领域中应用的热点是SERS技术，然而SERS的发展还处于应用开发的阶段，各界的科学家将理论和实验结合起来，相信在不远的将来一定会在生命科学领域发挥巨大的作用，雷尼绍拉曼光谱仪独特的设计，使其本身具有非常高的灵敏度，非常适用于弱信号测量。生命科学领域里的样品均具有复杂的拉曼信号，信号的分析是一大问题，雷尼绍的WiRE软件将化学计量法轻松融入其中，对信号进行直接的分析 化学计量法是一门复杂的学科，牵涉到很多的计量方法，雷尼绍软件采集的光谱信息可以直接导入常用的计量法分析软件，直接进行分析。　　例如，采用inVia检测细胞自噬过程的案例。细胞自吞噬对其维持自身的稳态发挥着至关重要的作用，从拉曼光谱及成像得到的化学信息可见：　　1. 采用StreamHR快速高分辨成像，扫描速度快速，细胞扫描过程中保持稳定 高分辨使得结果准确清晰。　　2. 正常细胞结构非常清晰 对于发生自噬作用的细胞，结论如下：更多的囊泡存在于自噬细胞中，特别是在膜的区域(箭) 细胞C展现一个内包的核，而细胞D中DNA是分散的一个包含DNA的自噬体在细胞E中观察到(箭头) 其他推定的自噬体包含脂类和蛋白质。　　3. 这里采用了PCA和K-均值聚类分析(KMC)两种方法，其中，PCA为WiRE软件自带，处理快速 雷尼绍inVia拉曼光谱仪采集数据的格式可以直接导入matlab等数据处理软件进行处理，方便各种方法的比较，使得结果更加准确。　　药物分析领域解决方案：　　国内药物分析领域的一大研究热点就是仿制药，而拉曼在仿制药研究中的作用除了鉴定、区分外，一个非常重要的作用就是利用成像技术对药品制剂进行分析、比较。研究级的inVia系列的显微拉曼光谱仪拥有非常多的成像技术，可满足不同形貌、大小样品的成像 最新研究级inVia Qontor显微拉曼光谱仪加入雷尼绍最新创新成果LiveTrack实时聚焦追踪技术，使得各种表面形貌的样品均可直接测量 而RA802药物分析仪更是雷尼绍最新推出的专用于药物领域的成像仪器，从快速、准确成像角度专门用于解决制剂开发和分析的各种问题。　　例如，采用inVia Qontor和RA802的LiveTrack功能，轻松得到药片表面及内部的组分分布及颗粒统计分析，使得仿制药的研发及比较更加简便。　　药片本身包括扑热息痛、咖啡因(红色)和阿司匹林(绿色)，采用LiveTrack直接得到弯曲的药片表面、切开的凹凸不平的中间面及掰开的截面中三种成分的分布及颗粒分析结果。　　仪器信息网：从整个行业分析来看，目前拉曼光谱仪都有哪些先进的技术值得大家期待?同时有哪些问题亟待解决?未来拉曼光谱仪的技术发展趋势?　　雷尼绍：拉曼光谱仪技术的发展主要分为三个方面：拉曼技术、联用技术和拉曼成像扫描技术。　　拉曼技术的发展主要在于扩展性方面，现如今inVia除了反射式拉曼采集，还开发了透射拉曼、空间偏移拉曼、光镊和LiveTrack实时聚焦技术等功能。　　拉曼成像技术的发展主要在于各种不同的扫描方法。实际测试过程中样品形貌各种各样，有的样品面积大，有的样品需要极高的空间分辨率，有的样品表面形貌各种各样，有的样品随着时间会发生变化，这就需要发展不同的扫描方法。而雷尼绍多年来一直致力创新新技术，开发了各种各样的扫描技术来完成各种样品的测试，如StreamLine大面积快速成像、StreamHR快速高分辨成像、StreamHR Rapide超快速成像。全新的Centrus探测器在暗噪音和采集时间方面做了极大的改进，大大提高了灵敏度，缩短了采集时间，也大大提高了扫描成像的水平。　　每种分析手段均有其局限性，要全面分析不同种类样品的特征，联用技术仍然是拉曼光谱仪发展的一大方向。雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪运用雷尼绍在精密机械制造和创新工程方面的丰富经验设计而成。inVia机器灵活、可升级、修改和定制，不影响性能。雷尼绍提供灵活普适的接口，与检测常用的AFM、SEM、CLSM等成功联用，并能够提供一些列其他分析仪器联用的方案。　　仪器信息网：预测未来拉曼光谱仪的市场发展潜力(包括应用方向、方法标准、政策法规等)?　　雷尼绍：多方信息显示，拉曼光谱已经成为分子光谱领域发展最快的一类仪器，BCC Research最新的一项研究报告显示，2016年全球拉曼光谱市场达11亿美元，预计2021年该市场将达到18亿美元，2016-2021年之年复合年增长率为9.9%。拉曼的发展已成为不争的事实。[—摘自仪器信息网]　　近三年来，有关拉曼校准规范、拉曼检测方法标准(如碳纳米管、石墨烯等)等的标准陆续在指定过程中，2015年的《中国药典》也将拉曼光谱法列入其中，可见拉曼光谱的蓬勃发展已然成为大家目光的焦点。　　从SCI收录的文章来说，有关拉曼光谱表征的文章也是层出不穷，影响因子越来越高，说明拉曼光谱在科研中起到了举足轻重的作用。（内容来源：雷尼绍）

近日，据媒体报道，台积电首批300名骨干员工的家属登上美国客机，直飞凤凰城芯片工厂的配套住宅区。两周后12月初，再有大批精密设备将运过去，目前台岛工程师正在拆卸设备进行打包。美方随后还会安排大量客机把剩余的过千名芯片骨干接到凤凰城。台湾“中央社”、联合新闻网消息称，台积电创办人张忠谋21日证实，台积电将在美国亚利桑那州设立3纳米先进制程的晶圆厂。美国《华尔街日报》9日援引匿名知情人士的话透露，台积电计划在未来几个月内宣布将在美国亚利桑那州凤凰城北部再建造一座尖端的半导体工厂，投资规模约120亿美元，接近2020年拍板的5纳米工厂。新厂将采用最先进的3纳米制程，可用于制造目前最小、速度最快的芯片。报道称，台积电的这一决定是在华盛顿同意向半导体制造商提供补助金，以使先进的制造业回到美国本土后，该公司对在美国制造芯片所下的大赌注。

高端精密装备精度测量基础理论与方法谭久彬1 蒋庄德2 雒建斌3 叶 鑫4** 邾继贵5 刘小康6 刘 巍7 李宏伟4 谈宜东8 胡鹏程1 胡春光5 杨凌5 赖一楠4 苗鸿雁4 王岐东41. 哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院，哈尔滨 2. 西安交通大学 机械工程学院，西安3. 清华大学 机械工程系，北京4. 国家自然科学基金委员会 工程与材料科学部，北京 5. 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 6. 重庆理工大学 机械工程学院，重庆 7. 大连理工大学 机械工程学院，大连8. 清华大学 精密仪器系，北京 摘要完整而精确的测量信息获取是装备设计优化、制造过程调控和服役状态保持的基础，是实现重大装备“上水平”“高性能”的内在要素。本文分析了我国高端精密装备精度测量基础理论发展所面临的重大需求挑战，总结了当前高端精密装备制造精度测量理论、方法与技术领域的主要进展，凝炼了该领域未来5~10年的重大关键科学问题，探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。关键词：精密测量；高端精密装备；可溯源；极限测量；多场耦合测量；半导体测量；大尺寸测量在以超精密光刻机、高端飞机舰船为代表的复杂战略性装备制造领域，多源、多维、多尺度的测量信息及其融合实现装备性能优化设计、部件精度检验匹配、制造过程精细调控、服役状态长期保持的核心技术，是实现重大装备“上水平”“高性能”的内在要素支撑。 高端装备性能指标逼近理论极限，结构极其复杂，尺寸更加极端，材料物化特性更加特殊，多物理场耦合效应更加显著，传统基于产品几何精度逐级分解单向传递的制造精度测量理论体系难以保证超高性能指标要求。一方面，几何制造精度对最终性能的影响非线性效应显著，在零件—部件—组件—整机高度相关的序列制造过程中，单个环节的精度失调失配都会耦合发散传递；为避免装备整体性能失控，必须具备大量程、高精度、高动态、全流程实时监控的测量能力，在整体系统层面进行精度协调优化，保障最终制造质量与性能；另一方面，为保证超高性能的稳定实现，必须最大限度消除内在应力，全面分析材料物性、几何结构、环境工况等要素变化及其相互影响，急需突破现有技术条件，通过多源、多维、多尺度测量信息获取，对制造过程进行全面控制，使整机装备运行于设计最优状态，从而保证最高性能表现[1-5]。在当前全球制造面临智能化升级，我国以超高精度光刻机、先进飞机船舶为代表的诸多核心装备普遍存在“卡脖子”现象的背景下，召集相关领域同行专家，为我国高端精密装备制造精度测量技术发展把脉选向、凝聚共识，研讨面向高端精密装备制造的高精度测量发展路线，尤为迫切重要。1 高端精密装备精度测量研究现状与挑战 当前高端装备制造已从传统机械、电子、光学等单一制造领域主导，发展为创新聚集、信息集成、智慧赋能的多领域综合复杂产业体系，涵盖从芯片等核心元件到高端飞机船舶等重大装备各个方面。高端装备最终能够实现的性能源于对每个环节精度的精细调控，源于对整体状态信息的充分获取，源于测量理论方法及技术设备的不断完善。探索建立面向复杂装备制造的测量理论、方法与技术，支撑多环节、多层次、高精度的精度匹配调控已经成为精密复杂装备制造中的重要基础问题，并聚焦于：极端条件下可直接溯源几何量超精密测量；多物理场耦合多约束精度调控；多源、多维、多尺度测量信息高性能传感；智能制造大场景精密测量方法等四个重要方面(图1)。图1 高端精密装备精度测量研究聚焦领域1.1 极端条件下可直接溯源几何量超精密测量 在高端精密装备制造领域，极端条件下的可直接溯源几何量超精密测量，贯穿了装备核心零部件制造、整机集成、在役工作、制品质量表征和工艺提升整个过程，是装备自身精度和装备线工艺质量调控不可或缺的核心技术基础。可溯源能力将超精密测量结果直接参考到国际计量基准，可为极限测量精度的稳定实现提供根本保证，最大限度提升装备性能和运行品质，是超精密测量技术的公认发展方向。 传统计量溯源体系建立在严格控制、环境稳定的实验室条件下，而高端精密装备制造及运行过程伴随高速运行、严苛环境等极端条件，对实现可直接溯源的几何量超精密测量提出严峻挑战。如在光刻机制造领域，基于干涉原理的超精密多轴测量可将测量结果溯源至光波长基准[6,7]，对提高装备精度性能意义重大。下一代EUV光刻机线宽将达到1 nm，其核心部件——双工件台的运动速度超过1 m/s。为在高速运行条件下保证优于1 nm的超高定位精度，需要对工件台和曝光镜头进行高达22轴的冗余测量（图2a）。能满足ASML光刻机测量要求的高端超精密双频激光干涉仪只有美国Keysight、ZYGO等公司生产，“卡脖子”问题严重。尤其在下一代光刻机开发中，针对更高速、更多轴数的纳米精度测量问题，国内相关技术与装备尚需从光源系统、信号处理系统、光学元件和集成式干涉系统等方面展开全面深入研究[3, 9]，追赶国际先进水平。 在航空航天特种装备领域，其高温、高压、高速、高真空等特殊使用环境也对超精密测量技术提出极高要求。如航空超高音速飞行器的新型复材的工作温度超过1600 ℃，准确测量复材热膨胀系数可为飞行器气动外形设计和全周期寿命评估提供重要依据（图2b）[10]；对地观测用相机的地面装调和在轨工作环境条件完全不同，迫切需要适应真空、超低温且失重环境的在线原位超精密测量技术支持等[11,12]。我国在极端条件下精密测量方面的研究总体处于起步阶段，相关测量理论、技术装备和实验条件仍不完备，面对国内相关需求的急迫性和普遍性，开展可溯源的极限测量技术攻关，将具有重要战略意义和社会效益。图2 可溯源的极限测量典型应用场景1.2 多物理场耦合多约束精度调控 高端装备制造与服役环境更加恶劣，性能要求更加苛刻，智能化要求更加迫切。复杂恶劣环境下多物理场高精度感知技术、智能在线动态监测技术、测量可靠性与可溯源性已成为实现高端重大装备智能制造与高可靠服役的核心驱动技术和本领域前沿热点、难点问题。 国内外学者在多物理场智能感知方面的研究，聚焦于智能制造过程中的多物理场在位测量与重构方法[13]、多物理场动态监测与预测方法[14, 15]、典型构件制造工艺参数调控方法[16]等方向。在工业应用层面，波音、空客等航空公司已应用数字孪生技术初步实现了零构件制造中全局力位状态监测，但当前仍处于系统工程技术探索与优化阶段。我国在装备构件制造及服役过程中的多物理场感知领域亦开展了较深入研究，如在飞机机翼、发动机压缩盘等薄壁件制造中位移/应变/温度场动态监测与重构[17-19]、复材构件加工中多物理场多参量监测[20]、装备服役过程温度场、磁场全场感知与动态重构等方面[21]，已形成了系列静/动态多物理场全场在线感知与重构方法，但尚未形成完备的理论与技术体系。面向高端装备制造及服役工况高温、强磁场、狭小空间等极端复杂化的发展新趋势，多参量测量及精度溯源、多物理量强耦合动态演变机制、多物理场全场状态与边界约束映射关系、工艺参数实时调控，以及航空高端装备制造及服役维护性能的高性能动态测量等方面的研究需求将更加迫切，未来需要重点关注复杂物理场耦合原位高精测试、智能制造中的多物理量测量与解耦等相关原理与技术（图3）。图3 复杂制造工况下多物理场智能感知测量需求1.3 多源、多维、多尺度测量信息高性能传感 半导体芯片产业是国民经济的关键基础，芯片制造已经上升为国家最紧急和最重要的战略任务之一。半导体芯片的制造是一项极其复杂的系统性工程，其制造质量高度依赖于高精度检测技术及设备的支持，检测技术呈现出多源、多维、多尺度、高性能感测等突出特点，研发难度大、综合要求高，相关高端仪器装备已成为我国重点“卡脖子”问题[22]。 在半导体芯片制造领域，台积电和三星已实现了5 nm制程大规模量产并正在开展3 nm制程试产，而国内目前14 nm以下制程尚未量产。同时，半导体芯片制程已经从二维向三维发展[23, 24]，现有技术难以对具有高深宽比纳米结构的三维芯片进行准确测量，新型测量方法和相关设备的技术革新迫在眉睫[25-29]。从半导体芯片的发展趋势看，未来在工艺制程中，测量精度必然要求达到亚纳米量级。由于界面效应和尺度效应的影响，在加工过程中材料除了发生几何尺寸变化，还时常伴随着理化属性变化，使得在高功率、高频以及高速运行状态下，芯片热态参数的获取成为技术挑战[30,31]。半导体芯片测量技术及装备除了要求具备传统几何量测量能力，还需要具备热、磁、电等多物理场表征能力，亟需开展微观尺度下超越散粒噪声极限的多维/多物理场芯片原位测试技术及仪器研究，形成具有自主知识产权的半导体芯片核心测量方法和技术，解决三维半导体芯片中纳米结构多维多尺度测量难题（图4），推动新一代半导体芯片制造技术的发展，为我国在芯片领域实现“并跑”甚至“领跑”提供支持。图4 半导体芯片制造过程多源、多维、多尺度测量信息高性能传感需求1.4 智能制造大场景精密测量方法 航空航天大型复杂装备的超高性能必须依靠精确外形控制来实现，外形尺寸信息是控制制造过程、保证制造质量、提升产品性能的关键条件。目前，以激光跟踪仪为代表的球坐标单站测量仪器仍是该领域主流测量设备。以大飞机机身制造为例，通过一台或多台跟踪仪对大部件关键控制点坐标进行精准测量，为姿态分析、工装协同定位提供基础数据和决策依据，已成为机身数字化对接、总装等核心环节的标准工艺要求[32,33]。 作为数字化制造的发展进阶，智能制造将进一步由针对少量工艺控制点的坐标测量定位拓展为对人员、设备、物料、环境等多元实体外形、位姿及相互关系的全面、全程测量感知，测量需求表现出全局、并发、多源、动态、可重构、共融等全新特点[34,35]。大规模、多层次、实时持续的物理空间数据获取，特别是高精度空间几何量获取是实现复杂装备智能制造的前提和国内外相关研究的关注重点。虽然新型跟踪仪、激光雷达等通过绝对测距技术创新部分克服了传统跟踪仪遮挡导致断光的问题，提升了测量效率，但单站球坐标测量模式原理上只能实现单点空间坐标顺序测量，视角受限、功能单一，无法满足智能制造现场多目标、多自由度、快节拍的自动化测量需求[36,37]。以室内GPS、激光跟踪干涉仪为代表的多站整体测量设备采用空间角度、长度交会约束原理实现大尺度空间坐标测量，具有时间和空间基准统一的突出优势，但系统组成较为复杂，误差因素多，精度控制难度大，简化结构、控制成本、提升动态测量性能是其未来面临的技术挑战[38-42]。目前，上述高端仪器大部分处于欧、美、日少数厂商垄断生产状态，针对“工业4.0”等智能制造场景的预研布局也已启动。国内高校及研究机构虽已开展相关仪器研制，还需紧密把握全球智能制造升级机遇，面向下一代智能制造大场景新需求新特点，持续探索精密测量新体制、新方法、新技术，实现原理、技术、器件、装备系统性突破（图5），为我国制造业升级转型提供强有力的测量感知技术支撑。图5 智能制造大场景精密测量需求2 高端精密装备精度测量未来发展趋势预测2.1 极端条件下可直接溯源几何量超精密测量发展趋势 (1) 几何量超精密测量精度极限即将进入皮米尺度。当前主流光刻机中平面反射镜面型测量精度优于1 nm，下一代面型检测重复精度将达到10 pm，光刻机集成和长期在役工作中超精密运动部件的测量精度正从1 nm量级突破至0.1 nm量级；硅片光刻过程特征线宽测量精度也已进入原子尺度；空间引力波探测装备中镜片面型检测精度达到0.1 nm，相对位移测量精度达10 pm。面向高端装备核心零部件制造的皮米级超精密测量已成为下一阶段发展必然要求和重点攻关方向。 (2) 从静态/准静态测量向高速高效动态测量发展。超精密机床、光刻机等加工装备中，超精密运动目标的速度从0.1 m/s量级逐步提升到3 m/s以上；引力波探测中超精密位移测量对象，也将从地面的静止目标转变为4 m/s的准静态目标。随着上述动态测量技术和仪器的发展，相应的仪器计量校准装置也需从目前的完全静态计量测试升级到高速率动态计量测试。 (3) 从一维单参量离线测量转向多维复杂参量在线、在役测量。光刻机、超精密数控机床等先进装备多参量耦合、多轴运动加工的工作特性对传统机床基于单维多步测量的定期校准方式提出巨大挑战，迫切需要嵌入可直接溯源的7~22轴精密仪器进行在线在役测量。航空发动机叶片测量中，传统离线条件下测量低速转动叶片形状精度已无法满足研制需求，实际高速转动工作状态下对叶片形状进行在线在役的超精密测量成为亟待解决的问题。 (4) 从传统物理量/场精密测试到基于量子传感的超精密测试。先进制造技术与装备在制造过程中需要开展位置、姿态、压力等多维力学量的超精密感知，磁、温、电等多物理场的精确测量，即高性能高质量信息传感能力。未来亟需突破超高精度、超高分辨传感与溯源等关键技术，不仅需要通过技术和工艺创新，实现传统传感技术的微型化、精密化和智能化，更要开展基于量子信息调控的多场解耦方法与信息解算关键技术研究，研制核心传感器件与测试仪器，实现传感技术的跨越式发展。2.2 多物理场耦合测量与精度调控发展趋势 (1) 面向重大装备的复杂物理场耦合原位高精度测试。重大装备制造、服役过程伴随高温、高压、高转速、高冲击等复杂物理场强耦合作用，常规方法“测不了”“测不准”“难存活”。聚焦极端环境下感知机理与信号传输、多场环境因子耦合作用机制与抑制、多场耦合环境标定与量值溯源等科学问题，重点研究复杂物理场强耦合环境下传感测试新方法、环境因子作用模型及抑制/衰减方法、封装防护、可溯源测试与标校方法等，发展面向精密复杂测量体系的人工智能技术，通过智慧赋能解决复杂物理场耦合环境下超/跨量程、大动态范围、高精度测试难题，为原位高精测试开辟新思路。 (2) 面向高端装备制造的多物理量测量与解耦。高端装备关键部件制造过程待测参量呈多元、高动态、强耦合、表里兼顾等发展新趋势，传统测量方法难以满足。聚焦多物理场敏感机制与一体化传感解耦、多物理场全场状态与边界约束间映射、复杂多因素强耦合测量精度调控等科学问题，强调多源数据的有效集成，重点研究高端装备多参数测量多敏感功能柔性传感器、复杂环境下多物理场全场状态信息智能感知与估算、多参量关联演变下的工艺参数调控等，为保障高端装备制造性能提供理论支撑与技术基础。 (3) 微纳尺度形态性能多参数测量。微纳制造过程中材料形态、性能参数变化过程相互关联耦合，多参数同时观测是准确揭示制造过程内在规律机理的前提条件。聚焦高空间分辨力激光共焦显微成像、近场光学显微成像和原子力显微成像等原理，重点研究上述显微成像技术与散射光谱、LIBS光谱和质谱的高效、高分辨率联合测量方法，研究新型光谱/质谱信息高灵敏度探测机理与方法，实现微纳米制造中微纳尺度下力学、热学、光学等性能的多参数高分辨、高灵敏、高准确探测。2.3 多源、多维、多尺度测量信息高性能传感发展趋势 (1) 纳米/亚纳米量级高分辨率检测。随着半导体工艺结点的不断缩小，高分辨率检测技术面临空前挑战。比如：EUV掩模版检测分辨率需要达到原子级，等效检测分辨率达到10 nm以下。目前仅有德国Zeiss和日本LaserTech有商业化产品，我国在这方面尚无技术储备；前道晶圆检测方面，世界范围内10 nm以下节点的CD和缺陷在线检测技术仍未成熟。 (2) 三维复杂微纳结构精确检测。芯片制程正在从二维向三维发展。具有三维结构FinFET已经成为14 nm以下乃至5 nm工艺节点的主要结构，存储芯片也向具有大深宽比（80∶1）三维垂直结构的3D NAND发展，工艺难度随层数呈指数上升，必须对芯片三维结构进行精确测量，才能指导工艺优化并保证芯片功能。但现有检测设备仍难以对上述结构进行无损定量检测，极限特征尺度下的大深宽比芯片结构检测已经上升为世界性难题。 (3) 满足量产速度的高性能在线检测。量产速度决定生产成本。根据英特尔发布的需求数据，更大晶圆尺寸和更小工艺结点已成发展趋势，裸晶圆的量产速度需达到2～3分钟/片，这对检测设备的速度提出了更高的要求，极大地增加了研制难度。目前满足量产速度的在线检测方法在全球范围内仍处于研究探索阶段，高性能在线检测技术与设备将在半导体产业发挥至关重要的作用。2.4 智能制造大场景精密测量的现状与发展趋势 (1) 新型智能制造综合测量系统构建理论。面向智能制造过程超高精度、高动态、多模态、多尺度、多维度测量需求的全局信息测量感知是当前研究重点和难点。需要从底层理念创新入手，探索覆盖复杂智能制造大场景需求的综合测量新理论，解决统一空间、时间基准构建，多物理场耦合约束条件下的精度调控，面向生产场景的测量系统设计重构等基础原理问题，突破具备多目标绝对测距能力的新型可溯源光学定位、制造场景多模型精度分析及优化设计、制造环境因素实时监测与修正等关键技术，最终构建可服务智能制造大场景、全流程的多维、多层次、多任务可溯源高精度综合测量体系。 (2) 广域全局空间、时间基准统一测试方法。基于“测量场”概念构建全域整体测量系统可实现大场景空间基准统一，具有多任务、高精度、可扩展等独特优势，进一步完善多体、多自由度动态测量能力是相关技术能否融入智能制造的关键和重点。需要突破现有静态测量理论框架，探索融合时间—空间信息的高精度、可溯源动态测量新原理方法，研究整体网络精确时统、多观测量高速同步获取、时间—运动—空间信息联合建模表达及精度控制、溯源与补偿等系列关键技术，有效提升测量网络动态测量能力。 (3) 物理信息融合测量新原理。通过测量完成物理状态到信息数据的高质量转换，是建立物理信息融合，实现智能生产和精准服务的基础前提。还可预见，在全新物理信息融合环境下，高性能算力大为丰富、多元要素交互更为广泛、大数据记录更加完备，将为机械测试学科发展更高性能的新型感知测量理论提供前所未有的基础条件。面向未来物理信息融合制造环境的测量新原理将改变以往从“物理”到“信息”的单向传感模式，引入有限元分析模型、人工智能、大数据挖掘等先进信息手段与AR、VR新型交互模式，和现有物理传感方法形成映射联动，实现多源时空信息处理与物理实测手段相互补充，构建面向“人—机—环”共融的测量新模式，为进一步突破现有测量方法物理分辨率，拓展机械测试学科研究领域提供新的基础手段。3 未来5～10年高端精密装备精度测量发展目标及若干建议 针对以超精密光刻机、高端飞机舰船为代表的复杂战略性装备制造的“卡脖子”测量难题以及未来发展战略，通过顶层设计、集中力量、先期布局和协同攻关，在未来5～10年时间应实现以下突破： (1) 微纳特征结构(深)亚纳米级在位/动态测量方法及微环境误差传递与微环境超精密调控基础理论，多维高速高动态超精密测量方法与动态计量校准基础理论，量子精密测量与溯源方法； (2) 面向高端制造的微区形态性能多物理场多参数耦合机理、不确定度评估与量值溯源，光子—声子/自旋量子调控及其高精度传感与测量方法，以及传感器件与测试仪器； (3) 面向半导体制造的电磁波与物质相互作用的纳米量测新机理，泛薄膜体系跨尺度光学精密测量新原理，接触—非接触复合测量新模式，以及测量装备的校准与可溯源问题； (4) 面向智能制造的新型可溯源光学定位原理方法，融合惯性、时间信息的高性能全局测量网络动态测量方法，现场环境因素实时监测与修正方法，以及物理—信息融合测量新原理与方法。 建议着重围绕以下4个领域，通过关键技术攻关、前沿探索及多学科交叉深入开展原创性研究。 (1) 面向高端精密装备的核心零部件加工、集成及服役中的精密测量基础理论与复杂物理场耦合原位高精测试理论； (2) 面向高端制造与微纳精密制造的多物理量、多参数的形性测量基础理论； (3) 面向半导体制造的测量新原理，特别是超光学衍射分辨极限、高性能非破坏、智能质量检测等方面的测量基础理论； (4) 面向智能制造的测量基础理论，特别是综合测量系统构建方法，现场广域全局空间、时间基准统一测试新方法，物理信息融合测量新原理等。4 结 语 在当前国际形势深刻复杂变化的时代背景下，发展自主可控的高端精密装备精度测量技术及仪器，满足我国以超高精度光刻机、先进飞机船舶为代表的诸多核心装备制造急需，为中国制造在智能化升级中提供强有力支持，是历史赋予的重要使命。精密测量技术研究必须坚决贯彻“四个面向”的科研思想，深入高端装备一线，持续跟踪、预判高端精密装备精度测量基础理论最新动向，抽取真科学问题，深度解决挑战性问题；必须快速推进基础研究、技术突破及成果转化，与国家重点领域发展规划无缝衔接，实现对国家重大产业亟需的快速响应。同时，建议今后对高端精密装备精度测量基础理论持续高强度支持，推动重点突破，设立重大项目、重点项目群、或重大研究计划，资助“极端条件下可直接溯源几何量超精密测量方法”、“多物理场耦合测量与精度调控”、“多源、多维、多尺度测量信息高性能传感”、“智能制造大场景精密测量方法”等前沿领域，引领机械测试研究新方向，推动全国优势研究资源的协同攻关，实现“并跑”，甚至“领跑”，为全面支撑我国高端装备制造能力跨越式发展提供精密测量理论与技术保障。参 考 文 献（略）