大真空互联实验商讨装置,今后可研制更加强计

中国科学家正在江苏苏州建设世界首个集材料生长、器件加工、测试分析为一体的纳米领域大科学装置——纳米真空互联综合实验站。有了它,科学家未来就有可能制造出体积更小、运算速度更高的计算机,以及更加智能的机器人。

世界*集材料生长、器件制备、测试分析为一体的纳米领域大科学装置——纳米真空互联综合实验站正在我国江苏苏州工业园区建设。这个实验站相当于在太空建设了一个全真空的纳米器件研发平台。 正在建设中的这个纳米实验站是目前世界上*大的真空互联科研装置。其总体方案是:用总长近500米的超高真空管道,将上百台用于材料生长、器件制备、测试分析的大型仪器设备互联,实现样品在不同设备之间传送时其表面不被氧化、沾污,不被外界大气环境所破坏。中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员、纳米真空互联实验站常务副总指挥丁孙安说,实验站通过超高空间分辨、时间分辨、能量分辨、质量分辨等的高端能力仪器设备,对物质的“本征性质”进行研究,从而实现量子材料的设计、制备和表征,后摩尔时代器件加工和测试分析,同时开展新材料、新工艺、新结构和新功能的开发和研究,以及形成第三代半导体工艺包。 “这个实验装置是在类似太空的全真空环境下的纳米器件研发平台,相当于把现有的加工设备统一搬到太空。”丁孙安说。 纳米真空互联实验站是依托中科院苏州纳米所,联合清华大学薛其坤院士团队、中科院大连化学物理研究所包信和院士团队建设的。一期建设由中科院、江苏省、苏州市和苏州工业园区共建,预计2018年建成,建设经费3.2亿元。一期建成后将连接30多台设备,形成100米的真空管道。整个实验站的总预算是15亿元。 苏州工业园区是全球纳米领域具有代表性的八大产业区域之一。中科院纳米所所长杨辉说,在此建设纳米真空互联实验站,是力图通过真空条件下的互联集成和若干重大项目验证,突破现有仪器设备的功能限制,实现材料制备、测试分析与微纳加工工艺等方面协同效应,为科研和战略性新兴产业发展提供先进的、开放性的平台。

“这个实验装置是在类似太空一样的全真空环境下的纳米器件研发平台,是目前世界上最大的真空互联科研装置。我们探索的是未来纳米器件制造的新技术。”中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米真空互联实验站副总指挥丁孙安说。

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图为中国科学家正在江苏苏州建设纳米真空互联综合实验站。(新华社记者金立旺摄)

他指出,实验站力图通过超高真空条件下的互联集成和若干重大项目验证,突破现有仪器设备的功能限制,实现材料制备、测试分析与微纳加工工艺等方面协同效应,为科研和战略性新兴产业发展提供先进的开放平台。

据介绍,纳米真空互联综合实验站依托中科院苏州纳米所,联合清华大学薛其坤院士团队、中科院大连化学物理研究所包信和院士团队开展建设。首期由中国科学院、江苏省、苏州市和苏州工业园区共建,建设经费3.2亿元,预计2018年建成。一期建成后将有100米真空管道,连接30多台设备。

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图为中国科学家正在江苏苏州建设纳米真空互联综合实验站。(新华社记者金立旺摄)

据丁孙安介绍,纳米真空互联实验站最终目标是建成总长约500米的超高真空管道,将上百台用于材料生长、器件制备、测试分析的大型仪器设备互联一起,实现样品在不同设备之间传送时其表面不被氧化、沾污,不被外界大气环境所破坏,总投资约15亿元。

“未来电子元器件将发展到纳米级,也就是纳电子,器件尺寸越来越小,集成度越来越高,可以提高器件性能。但是那么小的器件以目前的工艺还有很多效应无法解决,不能完成新型器件的制造。所以未来生产纳米甚至以下级别的器件需要一种全新的技术路线。”丁孙安说。

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图为中国科学家正在江苏苏州建设纳米真空互联综合实验站。(新华社记者金立旺摄)

“在纳米科学技术研究中许多问题不能只靠一种手段解决,需要多种手段、多台设备联合解决。同一个材料样品在不同设备之间转换,暴露在空气中,性能就会发生变化,纳米真空互联装置把很多设备都集中在同一个平台上,减少了很多影响器件的因素,并且能省去很多不必要的工艺环节,从而节约成本,器件质量也会大大提高。”丁孙安说。

他表示,纳米真空互联实验站不仅可以开展硬件研制,也能开发新的工艺,超导器件、半导体器件等对表面敏感的材料器件都可以在这里制造,可实现量子材料的设计、制备,这样就可以用于制造强大的量子计算机。科学家可以利用这套装置,生产很多更智能化、更可靠、更小型的器件,可应用于通讯、信息、人工智能等领域。由于降低了成本,未来普通人也可以使用更高端小巧的设备。

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图为中国科学家正在江苏苏州建设纳米真空互联综合实验站。(新华社记者金立旺摄)

纳米真空互联实验站所落户的苏州工业园区,是全球纳米领域具有代表性的产业区域之一。实验站建成后将形成一个国际顶尖纳米科技人才的聚集高地,对地方经济、科技具有很强的带动与辐射作用;实验站设备大多数需要自主研发和设计改造集成,可大大提升中国重大仪器设备的研制水平。

据介绍,实验站2014年开始建设,目前一期进展顺利,已完成超高真空管道系统与样品传送的技术方案和招标合同。自主研发的关键工艺和测试设备及相关预研课题进展顺利,利用真空互联的创新技术,开展先期课题研究,已取得初步成果。纳米真空互联模拟实验装置调试成功,过渡期小型验证装置正在调试试运行,可以实现远程控制,全程自动化运行。

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图为中国科学家正在江苏苏州建设纳米真空互联综合实验站。(新华社记者金立旺摄)

专家说,纳米真空互联实验站将成为一个科技公共开放实验平台,对提升纳米科技创新能力,孕育和形成战略性高技术产业具有重要作用。作为纳米科技领域重要的前瞻性战略布局,它利用全真空互联的变革性技术,解决未来纳电子等新兴产业中的关键技术问题,并面向“中国制造2025”的战略需求,提升自主设计水平和系统集成能力,以科技带动产业链快速发展,为国家战略高技术及江苏省、长三角地区产业发展提供重要支撑。建成后,这个实验平台将向全球科学家开放。

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