内容摘要：在高端制造领域，“测得出”是“造得出”的前提，“测得准”是“造得精”的核心。特别是在微观尺度下的集成电路等纳米制造领域，计量精度直接决定制造上限，而纳米计量正是实现这一准确性的基石与保障。基于量子化光

在高端制造领域，精准标尺“测得出”是科技“造得出”的前提，“测得准”是进步“造得精”的核心。特别是等奖大学在微观尺度下的集成电路等纳米制造领域，计量精度直接决定制造上限，同济而纳米计量正是为纳实现这一准确性的基石与保障。

基于量子化光晶格常数的米制纳米标尺高精度制造技术（本文图片均为受访者供图）

2026年7月8日，2025年度国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。造铸由同济大学牵头完成的精准标尺《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，凭借突破性成果荣获国家科学技术进步奖一等奖。科技

历经二十余年的进步深耕与攻关，项目团队成功研制出一系列纳米级长度和角度国家一级标准物质，等奖大学为集成电路等前沿纳米制造领域提供了不可或缺的同济校准与标定“精准标尺”。团队紧抓国际单位制（SI）量子化变革的为纳历史机遇，首创量子化光晶格常数的米制纳米计量技术，有效缩短了纳米计量传递链条，提升了量值传递的扁平化水平，从而更精准地解决产业应用中的关键痛点。

原子级排列：打造天然精准的“纳米标尺”

一把高精度的量子化纳米标尺，其刻度本质由原子构成。原子排列越整齐、位置越固定，刻度便越精准，标尺的可靠性也就越高。然而，如何让亿万个原子准确、均匀且一致地排列在量子化常数的固定位置上，曾是长期困扰计量界的难题。

基于量子化光晶格常数制造纳米标尺的精密装置

项目团队创新引入“量子化光晶格”技术。所谓“量子化”，源于铬原子在真空中的量子跃迁波长——这是一种天然的量子化纳米常数。团队利用光频梳将激光锁定在该量子化波长上，两束相向而行的激光在空间中叠加，形成明暗相间、周期恒定的驻波，即“量子化光晶格”。这宛如一副用光铸成的“模具”，其格点周期（晶格常数）恰好等于量子化激光波长的一半，与铬原子的量子化跃迁波长这一自然常数牢牢“锁定”。

随后，经过激光横向冷却而处于“安静”状态的铬“冷原子”穿过光晶格，被光场逐一引导并落位于格点之上，在基底上生长出一排排整齐划一的刻线。这些刻度并非由机械切削而成，而是原子依照自然界常数这张“图纸”自行“站立”形成的。由于机器存在磨损与漂移风险，而自然界常数恒定不变，因此这种刻度天然具备精准性与一致性。

技术突破：皮米级稳定与角度标准建立

基于上述原理，项目团队构建了量子化光晶格物化为直接溯源光栅标准（纳米标尺）的超稳制造技术及装置。目前，系列光栅已获批5项国家一级标准物质。

• 极致稳定：纳米长度标准物质的三年长期稳定性、样品间一致性均达到皮米量级（千分之一纳米）水平。
• 首创突破：首次建立了我国纳米尺度下的角度标准物质。

这些精准的“纳米标尺”，为集成电路等先进纳米制造的校准与标定提供了强有力的技术支撑。

团队成功研制晶圆级标准片并获批多项国家二级标准物质

扁平化溯源：从“接力赛”到“一步到位”

传统纳米计量为产业提供校准服务时，往往需要多级量值传递，如同进行一场“接力赛”。每一次“接力”都会累积误差，影响最终精度。

相比之下，由量子化光晶格常数铸成的“纳米标尺”，具备复现“米”定义的功能，是一种直接溯源的标准物质。它无需层层“接力”，即可实现产业现场的一步校准，完美契合“扁平化、嵌入式、小型化”等对现场应用需求极高的场景。

产业赋能：支撑高端仪器与集成电路发展

该研究成果作为核心技术之一，有力支撑了我国首批高端仪器装备计量测评装置的成功研制。此外，项目团队针对集成电路量检测设备所需的晶圆级标准片，提供了涵盖制造、定值到应用的特色解决方案。系列晶圆级标准片已获批国家二级标准物质，并在国产集成电路量检测设备企业中实现规模化应用。

随着国际计量学界向“计量单位量子化”与“量值传递扁平化”趋势加速演进，项目组表示，作为支撑先进纳米制造的质量基础和共性关键技术，基于量子化光晶格常数为纳米制造铸造的“精准标尺”将持续迸发蓬勃生机，为我国纳米制造产业的高质量发展注入强劲动力。