从芯片计量到原子计量：同济团队打造0.001纳米“超级标尺”斩获国家科技一等奖

从芯片计量到原子计量：同济团队打造0.001纳米“超级标尺”斩获国家科技一等奖

来源：上观新闻 | 发布时间：2026年07月08日

【核心导读】
在先进半导体产业中，芯片计量是决定良率与性能的核心命脉。近日，由同济大学牵头完成的“量子化光晶格常数的纳米计量关键技术及集成电路应用”项目，荣获2025年度国家科学技术进步奖一等奖。该团队历经20余年攻关，成功将传统纳米计量推向极致的原子计量时代，为国产芯片制造铸就了皮米级（0.001纳米）精度的“超级标尺”。

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🎯 芯片计量的破局：测得准，才能造得精

在集成电路制造中，材料与器件的尺寸已逼近物理极限。芯片计量的精度直接关系到后续工艺的成败。传统计量方式如同“接力赛”，多级量值传递会导致误差层层累积。同济团队瞄准这一产业痛点，提出“扁平化、嵌入式”的计量新思路，让产业现场实现“一步校准、直接溯源”，彻底打破了高端芯片制造的测量瓶颈。

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🔬 纳米计量的颠覆：用光和原子“长”出刻度

如何实现极致的纳米计量？团队摒弃了传统的机械刻线，创新采用“量子化光晶格”技术：

• 锚定自然常数：利用光频梳将激光锁定在铬原子的量子跃迁波长上，在空间中构建出周期恒定的“量子化光晶格”（光的模具）。
• 原子自组装：让被激光冷却的铬原子穿过光晶格，在光场引导下按模板沉积，形成纳米刻线。
  

这种让原子照着自然常数“站”出来的刻度，天生避免了机器磨损与环境漂移，实现了真正意义上的超高精度。

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⚛️ 原子计量的落地：0.001纳米支撑“中国芯”

这项从底层原理突破的原子计量技术，已切实转化为支撑半导体产业的底层基石：

• 极致精度：研制的系列光栅获批5项国家一级标准物质，平均周期三年稳定性、样品间一致性均达到皮米级（0.001纳米），并首次建立了我国纳米尺度下的角度标准物质。
• 产业赋能：成功研制晶圆级标准片，解决了集成电路量检测设备校准难题，相关产品已在国产半导体设备企业应用，入选工信部第一批先进适用技术名单。
• 国家级平台：依托该核心技术，全国集成电路领域首批国家级平台——“国家集成电路微纳检测设备产业计量测试中心（上海）”已正式落地筹建。
  

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💡 专家视点

当前国际计量学界正朝着“计量单位量子化”与“量值传递扁平化”方向演进。同济团队的这项成果，正是从芯片计量需求出发，以颠覆性的纳米计量手段，最终实现了基于自然常数的原子计量跨越。这不仅为国产先进制造提供了自主可控的“精准标尺”，更标志着我国在半导体底层核心技术上迈出了历史性的一步。

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