2025年中國原子級(jí)制造行業(yè)：實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化

前言

原子級(jí)制造作為一項(xiàng)具有顛覆性的前沿技術(shù)，正有力地推動(dòng)全球制造業(yè)朝著極限精度與功能集成的方向大步邁進(jìn)。該技術(shù)通過在原子或分子層面進(jìn)行精準(zhǔn)操控，成功突破了傳統(tǒng)制造的物理極限，在半導(dǎo)體、量子計(jì)算、新能源、生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域展現(xiàn)出了變革性的巨大潛力。

2025年中國原子級(jí)制造行業(yè)正式進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化加速期，在這一時(shí)期，政策支持、技術(shù)突破以及市場(chǎng)需求形成了三重強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力量，共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。然而，高端設(shè)備依賴進(jìn)口、材料研發(fā)滯后等問題，仍然在一定程度上制約著行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

一、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1. 市場(chǎng)規(guī)模與增長(zhǎng)動(dòng)力

根據(jù)中研普華研究院《2025-2030年中國原子級(jí)制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析及未來趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告》預(yù)測(cè)分析，2025年，全球原子級(jí)制造市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到500億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為25%;而中國市場(chǎng)規(guī)模占比達(dá)30%，約為150億美元，其增速更是遠(yuǎn)超全球平均水平。這一顯著增長(zhǎng)主要得益于以下幾方面的驅(qū)動(dòng)因素：

政策支持：工信部將原子級(jí)制造列為未來產(chǎn)業(yè)六大方向之一，并出臺(tái)了《創(chuàng)新發(fā)展實(shí)施意見》，致力于推動(dòng)建立“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同生態(tài)。同時(shí)，江蘇、四川等地積極建設(shè)成果轉(zhuǎn)化示范區(qū)，為行業(yè)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境與實(shí)踐平臺(tái)。

技術(shù)突破：2024年，中國原子級(jí)制造相關(guān)專利申請(qǐng)量突破1.2萬件，年均增速高達(dá)87%。北方華創(chuàng)在武漢建設(shè)的原子層刻蝕設(shè)備基地，憑借自主研發(fā)的等離子體約束技術(shù)，使線寬控制精度達(dá)到0.3納米，成功打破國際壟斷，彰顯了中國在原子級(jí)制造技術(shù)領(lǐng)域的強(qiáng)大研發(fā)實(shí)力。

市場(chǎng)需求：在半導(dǎo)體領(lǐng)域，3納米及以下制程芯片需求年均增速達(dá)112%，反映出市場(chǎng)對(duì)高精度芯片的迫切需求;在量子計(jì)算領(lǐng)域，原子級(jí)制造使量子比特相干時(shí)間突破100微秒，較傳統(tǒng)工藝提升10倍，為量子計(jì)算的發(fā)展提供了有力支持。

2. 技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

中國原子級(jí)制造技術(shù)呈現(xiàn)出“三級(jí)跳”的顯著特征：

第一級(jí)：裝備精度突破：無錫微導(dǎo)納米、北方華創(chuàng)等企業(yè)成功將原子層沉積(ALD)設(shè)備應(yīng)用于28納米及以下芯片生產(chǎn)線，使得設(shè)備良品率從68%提升至92%，研發(fā)周期縮短75%，大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

第二級(jí)：材料穩(wěn)定性提升：金鉬股份、德爾未來等企業(yè)研發(fā)出克級(jí)原子級(jí)金屬粉體，其熔點(diǎn)降至傳統(tǒng)尺度的50%，有效突破了航空航天、3D打印材料瓶頸，為相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新的材料選擇。

第三級(jí)：工藝規(guī)模化：上海積塔半導(dǎo)體工廠采用原子級(jí)沉積工藝量產(chǎn)3納米芯片，使AI計(jì)算效率提升5倍，功耗降低60%，推動(dòng)了芯片技術(shù)的升級(jí)換代。

3. 產(chǎn)業(yè)鏈布局與區(qū)域集群

中國已形成“雙輪驅(qū)動(dòng)”的發(fā)展格局：

基礎(chǔ)研究端：國家自然科學(xué)基金委設(shè)立專項(xiàng)，年投入超20億元，為原子級(jí)制造的基礎(chǔ)研究提供了堅(jiān)實(shí)的資金支持;南京大學(xué)、浙江大學(xué)等高校設(shè)立原子制造相關(guān)研究中心，培養(yǎng)了大量專業(yè)人才，推動(dòng)了理論研究的深入發(fā)展。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用端：長(zhǎng)三角、大灣區(qū)、京津冀三大集群聚集了全球60%的原子級(jí)制造初創(chuàng)企業(yè)。江蘇南京、蘇州建設(shè)成果轉(zhuǎn)化示范區(qū)，為科研成果的產(chǎn)業(yè)化提供了平臺(tái);珠三角側(cè)重制造與應(yīng)用集成，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展。

4. 政策與資本支持

政策紅利：工信部將原子級(jí)制造列為未來產(chǎn)業(yè)六大方向之一，出臺(tái)《創(chuàng)新發(fā)展實(shí)施意見》，推動(dòng)建立創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟，構(gòu)建“產(chǎn)學(xué)研用”協(xié)同生態(tài)，為行業(yè)發(fā)展?fàn)I造了良好的政策環(huán)境。

資本涌入：2024年行業(yè)融資總額突破180億元，較上年增長(zhǎng)3.2倍。長(zhǎng)江存儲(chǔ)基于數(shù)字孿生的原子級(jí)制造產(chǎn)線，使生產(chǎn)效率提升4倍，單位能耗降低55%，充分體現(xiàn)了資本對(duì)行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用。

5. 挑戰(zhàn)與瓶頸

技術(shù)壁壘：極紫外光刻膠等核心材料仍需進(jìn)口，高端設(shè)備國產(chǎn)化率不足40%，這在一定程度上限制了中國原子級(jí)制造行業(yè)的自主發(fā)展能力。

國際競(jìng)爭(zhēng)：美國《芯片與科學(xué)法案》限制極紫外光刻機(jī)出口，導(dǎo)致中國企業(yè)設(shè)備采購成本增加35%—40%，給行業(yè)發(fā)展帶來了外部壓力。

人才缺口：交叉復(fù)合型人才不足，制約了技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，影響了行業(yè)的創(chuàng)新活力和發(fā)展速度。

二、重點(diǎn)企業(yè)分析

1. 無錫微導(dǎo)納米

技術(shù)突破：成功將ALD設(shè)備應(yīng)用于28納米及以下芯片生產(chǎn)線，與華為、中芯國際深化合作，提升了設(shè)備的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

市場(chǎng)布局：通過國產(chǎn)替代加速，填補(bǔ)了國內(nèi)高端設(shè)備空白，推動(dòng)了ALD設(shè)備在半導(dǎo)體、新能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為行業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)。

未來規(guī)劃：聚焦低能耗ALD工藝研發(fā)，目標(biāo)將工藝能耗降低20%，并拓展在柔性電子、光伏等領(lǐng)域的應(yīng)用，進(jìn)一步拓展市場(chǎng)份額。

2. 北方華創(chuàng)

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：在武漢建設(shè)的原子層刻蝕設(shè)備基地，通過自主研發(fā)的等離子體約束技術(shù)，使線寬控制精度達(dá)到0.3納米，打破國際巨頭壟斷，提升了中國在原子級(jí)制造設(shè)備領(lǐng)域的話語權(quán)。

市場(chǎng)戰(zhàn)略：深化與中芯國際、華為等頭部企業(yè)的合作，推動(dòng)3納米及以下制程芯片量產(chǎn)，為芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。

3. 金鉬股份與德爾未來

材料研發(fā)：突破克級(jí)原子級(jí)金屬粉體制備技術(shù)，熔點(diǎn)降至傳統(tǒng)尺度的50%，突破了航空航天、3D打印材料瓶頸，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新型材料。

產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展：與中航工業(yè)、寧德時(shí)代等企業(yè)合作，推動(dòng)金屬粉體在高溫合金、固態(tài)電池等領(lǐng)域的應(yīng)用，加速了科研成果的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

4. 華為戰(zhàn)略研究院

研發(fā)方向：聚焦原子級(jí)制造與量子計(jì)算、人工智能的融合，開發(fā)原子級(jí)量子比特器件，推動(dòng)量子計(jì)算商業(yè)化落地，為未來科技發(fā)展開辟了新的方向。

技術(shù)布局：通過AI輔助設(shè)計(jì)原子級(jí)結(jié)構(gòu)材料，加速新材料開發(fā)周期，降低研發(fā)成本，提高了研發(fā)效率。

三、行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析

1. 技術(shù)融合與創(chuàng)新

AI+原子制造：人工智能將深度融入原子級(jí)制造，通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化工藝參數(shù)，提升良品率與生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。

化學(xué)法原子制造：基于自組裝、模板法的低成本工藝將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

低能耗工藝：研發(fā)可回收前驅(qū)體材料，ALD工藝能耗降低20%，推動(dòng)綠色制造發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

2. 應(yīng)用場(chǎng)景拓展

半導(dǎo)體領(lǐng)域：3納米及以下制程芯片需求激增，原子級(jí)制造成為實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的關(guān)鍵，將推動(dòng)芯片性能的進(jìn)一步提升。

新能源領(lǐng)域：固態(tài)電池電解質(zhì)層、鋰硫電池納米電極依賴原子級(jí)制造，推動(dòng)電池性能提升，滿足新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)高性能電池的需求。

生物醫(yī)藥領(lǐng)域：精準(zhǔn)操控分子結(jié)構(gòu)開發(fā)靶向藥物，提升治療效率，納米藥物載體、高靈敏度傳感器等市場(chǎng)增長(zhǎng)顯著，為生物醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展帶來新的機(jī)遇。

3. 區(qū)域集群化發(fā)展

長(zhǎng)三角：聚焦高端設(shè)備研發(fā)，無錫微導(dǎo)納米、北方華創(chuàng)等企業(yè)形成產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)，推動(dòng)了區(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展。

珠三角：側(cè)重制造與應(yīng)用集成，深圳光明科學(xué)城形成“原子級(jí)制造生態(tài)圈”，降低芯片流片成本40%，提高了產(chǎn)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

中西部：武漢光谷、成都等地通過“飛地經(jīng)濟(jì)”模式，承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，縮短企業(yè)研發(fā)周期60%，綜合成本降低35%，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的均衡發(fā)展。

4. 國際化合作深化

技術(shù)共享：加強(qiáng)與國際社會(huì)的合作與交流，共同推動(dòng)原子級(jí)制造技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的優(yōu)化配置。

標(biāo)準(zhǔn)制定：通過國家級(jí)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)制定與專利共享，降低技術(shù)轉(zhuǎn)化成本，提高中國在全球原子級(jí)制造領(lǐng)域的話語權(quán)。

5. 前沿技術(shù)突破

DNA納米技術(shù)：基于DNA折紙技術(shù)的納米制造工藝可將特征尺寸推進(jìn)至0.1納米級(jí)，一旦商業(yè)化，將徹底改寫先進(jìn)制造產(chǎn)業(yè)格局，為行業(yè)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

量子制造：原子級(jí)量子比特器件制備技術(shù)成熟，助力量子計(jì)算商業(yè)化落地，推動(dòng)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

四、投資策略分析

1. 聚焦核心技術(shù)壁壘

ALD設(shè)備：關(guān)注無錫微導(dǎo)納米、北方華創(chuàng)等企業(yè)，其設(shè)備已應(yīng)用于28納米及以下芯片生產(chǎn)線，填補(bǔ)國內(nèi)空白，具有較高的投資價(jià)值。

高純度金屬粉體：金鉬股份、德爾未來等企業(yè)突破克級(jí)制備技術(shù)，熔點(diǎn)降至傳統(tǒng)尺度50%，突破航空航天、3D打印材料瓶頸，市場(chǎng)前景廣闊。

2. 布局前沿賽道

量子制造：原子級(jí)量子比特器件制備技術(shù)成熟，助力商業(yè)化落地，是未來投資的重要方向。

生物醫(yī)藥：精準(zhǔn)操控分子結(jié)構(gòu)開發(fā)靶向藥物，提升治療效率，具有較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3. 關(guān)注區(qū)域集群效應(yīng)

長(zhǎng)三角：聚焦高端設(shè)備研發(fā)，形成研發(fā)-制造-應(yīng)用一體化基地，適合布局產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)。

珠三角：側(cè)重制造與應(yīng)用集成，推動(dòng)中小企業(yè)技術(shù)改造與產(chǎn)能共享，有利于投資初創(chuàng)企業(yè)。

4. 應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)

技術(shù)封鎖：加強(qiáng)基礎(chǔ)研究投入，突破極紫外光刻膠等核心材料瓶頸，降低對(duì)進(jìn)口技術(shù)的依賴。

人才競(jìng)爭(zhēng)：培育交叉復(fù)合型人才，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新，提高企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。

如需了解更多原子級(jí)制造行業(yè)報(bào)告的具體情況分析，可以點(diǎn)擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2025-2030年中國原子級(jí)制造行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析及未來趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究報(bào)告》。