我国自主研发等离子体工艺仿真平台取得突破 助力原子级制造技术攻关

在新型工业化加速推进背景下,面向集成电路等高端制造领域的原子级制造能力,正成为决定产业链竞争力的重要“底座技术”。

然而,原子级制造装备研发长期面临周期长、试错成本高、关键机理难以精准把握等共性难题。

尤其在等离子体工艺环节,腔室结构、外控参数与材料反应之间高度耦合,单靠经验迭代与反复实验,往往难以兼顾效率与可靠性。

针对这一痛点,大连理工大学科研团队研发出国内首款具有自主知识产权的等离子体工艺腔室仿真平台,通过对装备几何结构、边界条件与外控参数等进行全流程建模计算,在虚拟环境中重建接近真实的工艺演化过程,并输出可用于研发决策的预判结果。

相关负责人表示,该平台可面向产业界原子级制造装备开展“从输入到输出”的系统仿真,为部件设计、参数选型和工艺窗口优化提供量化依据,从而压缩研发周期、减少高成本试验投入。

问题之所以长期存在,关键在于两方面原因:其一,等离子体工艺属于典型的多物理场耦合系统,涉及电磁、流体、化学反应及表面过程等复杂机制,对模型精度、算法能力与实验校准提出更高要求;其二,产业端工艺更新快、设备定制化程度高,传统研发模式在面对新结构、新材料、新工艺时,往往需要大量重复性验证,导致研发资源被“试错”消耗。

此次平台的推出,实质上是通过工程化的高可信仿真,把“先做出来再验证”更多转变为“先验证再落地”,在研发链条前端建立起可复用的技术工具。

从影响看,仿真平台不仅提升单个项目效率,更有望带动装备研发范式变化。

首先,它有助于把关键变量显性化、可量化,让结构与参数优化从经验驱动转向数据与机理驱动,减少无效迭代。

其次,在产业协同层面,平台已在多家企业落地应用,在成本与时间方面实现一定幅度优化,显示出国产工具在工程适配与服务响应上的现实价值。

再次,从安全与可控角度看,自主可控的仿真工具有助于增强关键环节技术供给能力,降低对外部高端工具链的依赖风险,为产业链稳定提供支撑。

对策层面,平台的产业化应用离不开“实验—模型—工程”闭环。

大连理工大学团队依托学科优势,经过多年攻关与大量实验测试,推动模型可信度持续提升,并与行业头部企业开展联合攻关、共建实验室,形成科研、工程与应用场景的互动机制。

该模式的意义不仅在于技术转化,更在于把人才培养嵌入产业一线需求:学生在校期间即可参与真实项目协作,在解决工程问题中提升对复杂系统的理解与实践能力,为行业补充高水平紧缺人才。

从更大范围看,地方产业政策正为关键技术攻关提供支点。

辽宁将原子级制造纳入未来产业重点方向,通过重点实验室群等载体组织路演推介、资源对接,并设立面向未来产业的科技计划,围绕原子级制造等开展基础研究和前沿攻关。

这一系列举措指向同一目标:通过“根技术”突破带动产业升级,形成可持续的技术供给与创新生态。

前景方面,随着先进制程与新材料应用不断推进,等离子体工艺的复杂度仍将上升,仿真平台的价值有望进一步放大。

下一步,行业更需要在模型精度、计算效率、与实验数据的在线校准能力等方面持续提升,并加强标准化接口与工程工具链融合,形成可在不同装备与工艺场景快速迁移的能力。

同时,围绕企业真实需求构建开放协作机制,推动更多原创成果从实验室走向产线,将成为提升产业竞争力的重要路径。

等离子体工艺腔室仿真平台的成功研发,标志着我国在原子级制造这一战略性基础技术领域取得了重要突破。

这一成果不仅填补了国内空白,更体现了我国科技创新从跟跑向并跑、领跑转变的新进展。

当前,新型工业化建设对"根技术"的需求愈加迫切,需要更多像这样的原创性、突破性科技成果涌现。

通过深化校企合作、完善创新生态、加大政策支持,我们有理由相信,原子级制造等战略性新兴产业必将成为推动我国经济高质量发展的新引擎。