计量是精准标尺测量的科学及应用。只有测得出，为集才能造得出；只有测得准，成电才能造得精。纳米纳米计量是制造实现纳米制造准确性的前提和保障。面向先进纳米制造产业“扁平化、提供同济团队嵌入式、获国小型化”的家科技进现场计量需求，我国科学家研发的步奖成果，为集成电路等纳米制造领域提供了用于仪器校准与标定的等奖“精准标尺”。

7月8日，精准标尺2025年度国家科学技术奖揭晓。为集由同济大学牵头完成的成电“量子化光晶格常数的纳米计量关键技术及集成电路应用”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖。该项目由同济大学、纳米上海御微半导体技术有限公司、制造中国计量科学研究院、桂林电子科技大学及上海市计量测试技术研究院有限公司合作完成。项目团队紧抓国际单位制（SI）量子化变革机遇，历经二十余年攻关，发明了量子化光晶格常数的纳米计量技术，有效缩短了纳米计量传递链，提升了扁平化水平，更契合产业应用需求。

受访者供图

在具体的产业应用中，这种高精度的标准扮演着“校准器”的关键角色，直接决定高端量测设备的准确性。

一把精准的量子化纳米标尺，其刻度归根结底由原子构成。原子在固定位置排列得越整齐，刻度才越精准，纳米标尺也就越准确。然而，如何让亿万个原子准确、均匀且一致地排列到量子化常数的固定位置上，曾是巨大的技术挑战。

项目完成人、同济大学物理科学与工程学院长聘教授、国家集成电路微纳检测设备产业计量测试中心（上海）（筹）副主任邓晓对第一财经记者解释，该项技术创新的核心在于自然常数的“物化”。传统标准物质量值依赖多级校准和标定，而该团队直接从原子跃迁波长出发，将“米”定义的精准复现融入纳米尺度标准物质的制造和应用全过程，研制出可直接溯源的“纳米尺”。

团队创新采用了“量子化光晶格”技术。“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。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（即晶格常数）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的刻线。这些刻度并非机器机械刻出，而是原子依照自然界常数这张“图纸”自行“站”出来的。机器会磨损、会漂移，但自然界常数恒定不变，因此刻度天然精准且一致。

基于上述原理，项目团队创建了量子化光晶格物化为直接溯源光栅标准的超稳制造技术和装置，系列光栅获批5项国家一级标准物质。此外，团队还首次建立了我国纳米尺度下的角度标准物质。

传统纳米计量为纳米制造产业提供校准和标定，需经过多级的量值传递，犹如一场“接力赛”，每“接力”一次，累积误差便会增加。

而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，无须层层“接力”，可实现产业现场一步校准、直接溯源，更适用于对“扁平化、嵌入式、小型化”等现场应用需求强烈的场景。

随着纳米制造与原子级制造持续向前推进，对更高测量尺度的需求已成为确定性趋势。

该成果作为核心技术之一，支撑实现了“我国首批高端仪器装备计量测评装置研制成功”。项目团队利用这一理念，为解决集成电路量检测设备所需晶圆级标准片的制造、定值和应用难题提供了特色方案。系列晶圆级标准片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应用，2025年入选工信部第一批先进适用技术名单。

从技术前瞻角度看，该项目精准把握了国际计量学“计量单位量子化”与“量值传递扁平化”的发展趋势。“项目基于量子化光晶格常数为纳米制造铸造的‘精准标尺’，将有力支撑纳米制造产业高质量发展。”邓晓在接受记者采访时强调。