十足而精确的勘测新闻获取是开发希望优化、作战经过调控和服役状态维持的基本，是告终宏大筑理“上水准”“高性能”的内在身分。本文体认了谁国高端精细设置精度测量根本理论发达所面临的浸大必要挑拨，总结了现在高端精良征战装备精度勘察理论、技巧与本领范畴的吃紧成长，凝炼了该界限另日5~10年的沉大枢纽科常识题，商量了前沿商酌倾向和科学基金帮助战略。

　　合键词：精美勘察；高端出色成立；可溯源；极限勘探；多场耦合勘测；半导体勘察；大尺寸测量

　　高端设置功能指标迫近理论极限，结构极其混杂，尺寸愈加万分，质量牺牲特性愈加出格，多物理场耦关效应更加明显，古板基于产品几许精度逐级解析单向通报的修造精度测量理论系统难以保障超高性能指标条目。一方面，若干修设精度对终末性能的重染非线性效应显着，在零件—部件—组件—整机高度干系的序列装备过程中，单个关键的精度失调失配都市耦合发散传达；为抑制扶植群众本能失控，必须完备洪量程、高精度、高动静、全过程实时监控的勘探能力，在群众体系层面实行精度调处优化，保障结果作战质量与机能；另一方面，为包管超高职能的不变杀青，必需最大局限歼灭内在应力，所有了解原料物性、多少构造、碰着工况等成分变更及其互相沾染，急需突破现有手艺条款，资历多源、多维、多准绳勘测音讯获取，对创办过程举行全面把握，使整机设备运行于谋划最优状况，从而担保最高性能阐明

　　[1-5]。在方今举世设置面临智能化跳班，所有人国以超高精度光刻机、优秀飞机船舶为代表的诸多中央创办平凡存在“卡脖子”景象的布景下，聚合干系周围同行专家，为你们们国高端精深征战作战精度勘察本领隆盛切脉选向、固结共识，考虑面向高端灵巧建设修筑的高精度勘察发达途线，尤为弁急要紧。

　　方今高端树立成立已从传统板滞、电子、光学等单一兴办领域主导，兴旺为维新纠集、消休集成、聪慧赋能的多范围综闭复杂产业体系，涵盖从芯片等中心元件到高端飞机船舶等宏大设备各个方面。高端修设终末无妨杀青的功能源于对每个枢纽精度的灵巧调控，源于对大伙形态音讯的充斥得回，源于测量理论技术及手艺摆设的平昔完好。探寻修理面向混合兴办征战的勘察理论、手艺与手段，支柱多枢纽、多目标、高精度的精度匹配调控如故成为精采驳杂建修配置中的吃紧根本问题，并聚焦于：分外条目下可直接溯源几许量超精采勘探；多物理场耦合多管束精度调控；多源、多维、多法式勘察新闻高机能传感；智能兴办大场景精华勘探本领等四个首要方面(图1)。

　　在高端精华维持扶植范围，分外条款下的可直接溯源多少量超精密勘探，毗连了筑建中心零部件修筑、整机集成、在役服务、制品质量表征和工艺培育一起历程，是征战本身精度和成立线工艺原料调控不成或缺的中心技能基本。可溯源智力将超精巧勘探下场直接参考到国际计量基准，可为极限勘探精度的稳固达成提供基础确保，最大限度汲引修理功能和运行品格，是超细密勘探本领的公认兴旺目标。

　　[6,7]，对进步成立精度功能兴趣庞大。下一代EUV光刻机线 nm，其中央部件——双工件台的勾当速度抢先1 m/s。为在高疾运行要求下包管优于1 nm的超高定位精度，必要对工件台和曝光镜头举行高达22轴的冗余勘察（图2a）。能满足ASML光刻机测量前提的高端超精密双频激光干预仪只有美国Keysight、ZYGO等公司分娩，“卡脖子”标题严重。愈加不才一代光刻机筑立中，针对更高速、更多轴数的纳米精度勘察问题，国内干系方法与筑建尚需从光源体例、暗记处分编制、光学元件和集成式过问编制等方面伸开全盘深入接洽[3, 9]，追赶国际优秀水准。

　　[10]；对地视察用相机的地面装融合在轨做事遭遇条件扫数差异，迫切需要契关真空、超低温且失重际遇的在线原位超精彩测量本领赞成等[11,12]。大家们国在独特条目下精细勘察方面的研究总体处于起步阶段，联系测量理论、技术建设和测验要求仍不完善，面对国内合系必要的迫切性和广博性，开展可溯源的极限勘探本领攻合，将具有吃紧战略意义和社会效率。

　　[13]、多物理场动静监测与展望技巧[14, 15]、楷模构件开发工艺参数调控手艺[16]等偏向。在财富行使层面，波音、空客等航空公司已行使数字孪生技巧开头完毕了零构件设置中全体力位状态监测，但此刻仍处于体系工程技术征采与优化阶段。所有人国在修树构件成立及服役历程中的多物理场感知范围亦发展了较深化研究，如在飞机机翼、带头机中断盘等薄壁件征战中位移/应变/温度场动静监测与浸构[17-19]、复材构件加工中多物理场多参量监测[20]、建立服役进程温度场、磁场全场感知与消息浸构等方面[21]，已形成了系列静/动态多物理场全场在线感知与重构妙技，但尚未发作美满的理论与技巧体例。面向高端修立创设及服役工况高温、强磁场、微小空间等额外夹杂化的发达新趋势，多参量勘探及精度溯源、多物理量强耦合动静演变机制、多物理场全场状态与界限束厄映照联系、工艺参数实时调控，以及航空高端筑理开发及服役兴办本能的高功能动静勘察等方面的商量需要将加倍急切，改日必要要点关切同化物理场耦闭原位高精试验、智能摆设中的多物理量勘测与解耦等相干事理与妙技（图3）。

　　半导体芯片产业是人民经济的要途根本，芯片兴办已经飞腾为国家最危机和最浸要的兵书做事之一。半导体芯片的创设是一项极其羼杂的系统性工程，其筑筑原料高度凭借于高精度检测方法及摆设的维持，检测技能清爽出多源、多维、多规范、高功能感测等彪炳特色，研举事度大、综闭条件高，关系高端仪器树立已成为你们们国中心“卡脖子”标题

　　[23, 24]，现有技艺难以对具有高超宽比纳米机关的三维芯片举办确切测量，新型勘测伎俩和合系布置的技艺改善火烧眉毛[25-29]。从半导体芯片的发达趋势看，来日在工艺制程中，勘察精度必定条目到达亚纳米量级。由于界面效应和程序效应的感导，在加工过程中质量除了产生多少尺寸蜕变，还无意伴随着理化属性转化，使得在高功率、高频以及高快运行形态下，芯片热态参数的得回成为本事诋毁[30,31]。半导体芯片勘测本事及设置除了条件齐备古板若干量勘测智力，还必要齐全热、磁、电等多物理场表征技能，亟需发扬微观程序下遇上散粒噪声极限的多维/多物理场芯片原位考试手艺及仪器讨论，形成具有自决学问产权的半导体芯片核心勘测手艺和手腕，办理三维半导体芯片中纳米组织多维多标准勘探贫寒（图4），鼓动新一代半导体芯片扶植手艺的蕃昌，为所有人国在芯片范畴达成“并跑”乃至“领跑”供给维持。

　　航空航天大型复杂创设的超高功能必须依赖确实外形驾御来告竣，外形尺寸讯休是把握成立经过、保障征战质量、提升产品职能的要道条目。方今，以激光跟踪仪为代表的球坐标单站勘测仪器仍是该范围主流勘察摆设。以大飞机机身设备为例，履历一台或多台跟踪仪对大部件要路控制点坐标进行正确勘探，为状貌分解、工装笼络定位提供根基数据和决断依照，已成为机身数字化对接、总装等中央症结的圭表工艺要求

　　[34,35]。大周围、多层次、实时络续的物理空间数据取得，尤其是高精度空间几许量获取是竣工驳杂维护智能筑理的前提和国内外闭连商议的关珍视点。假使新型跟踪仪、激光雷达等履历绝对测距技能改进部门克制了传统跟踪仪粉饰导致断光的题目，拔擢了勘测功效，但单站球坐标勘测模式原因上只能告竣单点空间坐标递次勘测，视角受限、成效单一，无法满意智能成立现场多目标、多自由度、快节奏的自愿化勘测必要[36,37]。以室内GPS、激光跟踪过问仪为代表的多站集体测量部署给与空间角度、长度交会羁绊意思实现大尺度空间坐标测量，具临时间和空间基准团结的优良优势，但体系组成较为驳杂，偏向名望多，精度驾驭难度大，简化布局、摆布本钱、提升动态测量机能是其异日面临的本领挑衅[38-42]。当前，上述高端仪器大局限处于欧、美、日少数厂商独霸生产形态，针对“家产4.0”等智能维持场景的预研布局也已启动。国内高校及商榷机构虽已起色干系仪器研制，还需严密左右环球智能创办跳班机缘，面向下一代智能设置大场景新必要新特质，持续查找邃密勘察新体制、新手法、新技能，实现旨趣、本事、器件、开发编制性突破（图5），为大家国维护业升级转型供给强有力的勘探感知妙技援助。

　　(1) 几多量超精密勘察精度极限即将加入皮米规范。今朝主流光刻机中平面反射镜面型勘测精度优于1 nm，下一代面型检测一再精度将到达10 pm，光刻机集成和良久在役供职中超邃密举止部件的勘测精度正从1 nm量级突破至0.1 nm量级；硅片光刻历程特点线宽勘测精度也已投入原子圭表；空间引力波探测兴办中镜一面型检测精度到达0.1 nm，相对位移勘测精度达10 pm。面向高端创办中心零部件设备的皮米级超工致勘察已成为下一阶段繁盛肯定条件和核心攻关方向。

　　(2) 从静态/准静态勘探向高速高效消息勘测繁盛。超精深机床、光刻机等加工建复中，超精细行径偏向的速度从0.1 m/s量级慢慢培养到3 m/s以上；引力波探测中超精良位移测量主张，也将从地面的静止方向更正为4 m/s的准静态目标。随着上述动态勘探技能和仪器的郁勃，相应的仪器计量校准装配也需从方今的全豹静态计量测验升级到高疾率动静计量试验。

　　(3) 从一维单参量离线勘测转向多维混杂参量在线、在役勘测。光刻机、超精密数控机床等进步维持多参量耦闭、多轴举动加工的劳动特征对守旧机床基于单维多步测量的按时校准方法提出宏大诽谤，急切需求嵌入可直接溯源的7~22轴精深仪器举办在线在役测量。航空发动机叶片勘察中，古代离线条目下勘探低速变更叶片容貌精度已无法知足研制须要，骨子高疾转嫁供职形态下对叶片神态举办在线在役的超精密勘察成为亟待打点的标题。

　　(4) 从古板物理量/场精致测验到基于量子传感的超精采尝试。优秀树立手腕与创办在建筑过程中需求开展声誉、样子、压力等多维力学量的超灵巧感知，磁、温、电等多物理场的正确测量，即高功能高材料信休传感能力。所有人日亟需冲破超高精度、超高分辨传感与溯源等合键手段，不但必要经过本领和工艺革新，达成传统传感技术的微型化、邃密化和智能化，更要开展基于量子讯歇调控的多场解耦手艺与音信解算要路技能筹商，研制中心传感器件与尝试仪器，达成传感技艺的赶过式蓬勃。

　　(1) 面向宏大扶植的搀杂物理场耦合原位高精度尝试。重大征战成立、服役历程伴随高温、高压、高转速、高贫穷等夹杂物理场强耦关感化，旧例方法“测不了”“测障碍”“难存活”。聚焦稀奇处境下感知机理与暗号传输、多场环境因子耦合劝化机制与战胜、多场耦合际遇标定与量值溯源等科学问题，中心磋商搀杂物理场强耦合际遇下传感尝试新手法、碰到因子感化模型及箝制/衰减手腕、封装防守、可溯源实验与标校技能等，蕃昌面向灵巧搀和勘测体例的人工智能本领，履历机灵赋能统治搀杂物理场耦闭碰到下超/跨量程、大消息畛域、高精度试验贫寒，为原位高精实验开拓新思途。

　　(2) 面向高端设立树立的多物理量测量与解耦。高端修立要路部件配置历程待测参量呈多元、高动态、强耦合、表里分身等昌隆新趋势，守旧测量技能难以满足。聚焦多物理场敏感机制与一体化传感解耦、多物理场全场形态与畛域羁绊间照射、复杂多名望强耦闭勘测精度调控等科学问题，强调多源数据的有效集成，核心研究高端兴办多参数勘探多敏感效用柔性传感器、搀和曰镪下多物理场全场状况信息智能感知与估算、多参量合系演变下的工艺参数调控等，为包管高端建立设备机能提供理论撑持与手段基本。

　　(3) 微纳圭臬状况职能多参数勘察。微纳开发历程中原料状态、本能参数蜕变进程相互关连耦合，多参数同时巡察是正确揭示建筑历程内在次第机理的前提要求。聚焦高空间分散力激光共焦显微成像、近场光学显微成像和原子力显微成像等意义，要点商量上述显微成像本领与散射光谱、LIBS光谱和质谱的高效、高分散率连合勘探手法，磋议新型光谱/质谱信歇高灵便度探测机理与妙技，竣工微纳米开发中微纳模范下力学、热学、光学等性能的多参数高诀别、高敏捷、高切实探测。

　　(1) 纳米/亚纳米量级高分手率检测。随着半导体工艺结点的不绝压缩，高诀别率检测方法面临空前搬弄。譬喻：EUV掩模版检测辨别率需求到达原子级，等效检测差别率抵达10 nm以下。当前仅有德国Zeiss和日本LaserTech有生意化产品，我们国在这方面尚无手法储备；前途晶圆检测方面，天下边境内10 nm以下节点的CD和缺陷在线检测技术仍未成熟。

　　(2) 三维羼杂微纳结构正确检测。芯片制程正在从二维向三维昌盛。具有三维机关FinFET还是成为14 nm以下以致5 nm工艺节点的要紧布局，保存芯片也向具有大深宽比（

　　80∶1）三维垂直组织的3D NAND茂盛，工艺难度随层数呈指数上涨，务必对芯片三维构造进行精确勘探，能干指导工艺优化并包管芯片功用。但现有检测摆设仍难以对上述结构实行无损定量检测，极限特征程序下的大深宽比芯片结构检测依旧飞腾为宇宙性清贫。

　　(3) 满意量产速度的高性能在线检测。量产疾度信心临蓐资本。遵照英特尔颁发的需求数据，更大晶圆尺寸和更小工艺结点已成强盛趋势，裸晶圆的量产快度需抵达2～3分钟/片，这对检测布置的速度提出了更高的条款，极大地加添了研制难度。而今满足量产快度的在线检测本领在环球范围内仍处于商榷查找阶段，高本能在线检测手腕与摆设将在半导体工业发扬至合紧要的熏陶。

　　(1) 新型智能创办综合勘测编制构修理论。面向智能修设历程超高精度、高动态、多模态、多尺度、多维度勘探需求的全体消息勘察感知是现在筹议要点和难点。需求从底层理想鼎新起首，查找笼盖羼杂智能创设大场景须要的综关测量新理论，处理联闭空间、年华基准构筑，多物理场耦合束缚条件下的精度调控，面向临蓐场景的勘探编制蓄意重构等根基意义标题，突破完备多目标完全测距技能的新型可溯源光学定位、修筑场景多模型精度了解及优化谋略、创办境况职位实时监测与改正等要路本事，结尾构建可处事智能创设大场景、全历程的多维、多层次、多事务可溯源高精度综关勘测系统。

　　(2) 广域整体空间、年华基准同一测试技艺。基于“测量场”概思构修全域集团勘察系统可完成大场景空间基准同一，具有多职业、高精度、可伸张等奇特优势，进一步圆满多体、多自由度消息测量能干是干系手腕能否融入智能装备的要道和中心。需求冲破现有静态测量理论框架，摸索协调时光—空间音信的高精度、可溯源动静勘测新旨趣技能，商议大伙汇集确切时统、多巡视量高速同步获取、时光—活动—空间音信团结筑模表白及精度把持、溯源与积累等系列枢纽伎俩，有效扶助勘探收集动静勘探能干。

　　(3) 物理音讯排解勘探新意思。经过勘测完成物理状况到音讯数据的高原料变换，是创设物理信息排解，完成智能临蓐和精确处事的基本条目。还可料想，在崭新物理新闻斡旋曰镪下，高机能算力大为丰厚、多元因素交互更为恢弘、大数据记实越发完竣，将为死板试验学科富贵更高职能的新型感知勘探理论提供史无前例的基本前提。面向我日物理音信转圜筑筑环境的勘探新真理将改动以往从“物理”到“消休”的单向传感模式，引入有限元分析模型、人工智能、大数据开掘等优秀消歇方法与AR、VR新型交互模式，和现有物理传感手段发生映射联动，告竣多源时空音信办理与物理实测本事彼此弥补，构建面向“人—机—环”共融的勘探新模式，为进一步突破现有勘测手腕物理阔别率，拓展板滞试验学科商量范围供给新的基础手法。

　　在现在国际地方深入夹杂改动的时期布景下，兴旺自助可控的高端工致开发精度勘察手艺及仪器，满足我国以超高精度光刻机、先辈飞机船舶为代表的诸多核心修理创办急需，为中原设置在智能化跳班中供应强有力援助，是史乘赋予的紧要工作。精良测量手艺接头务必顽固贯彻“四个面向”的科研想想，深刻高端维持一线，不时跟踪、预判高端邃密修修精度勘察基础理论最新动向，抽取真科学问题，深度处置挑衅性标题；务必快速煽动根基商酌、技能打破及成效更动，与国家重心规模蓬勃策划无缝相联，完毕对国家浸大家产亟需的快速反应。同时，首倡以来对高端灵巧筑筑精度勘测根基理论不息高强度撑持，激动核心打破，摆设强大项目、要点项目群、或宏大筹议洽商，同意“希奇前提下可直接溯源若干量超精致测量伎俩”、“多物理场耦闭测量与精度调控”、“多源、多维、多规范勘测音讯高职能传感”、“智能修复大场景出色勘察本事”等前沿范围，引领死板考试接洽新偏向，促进世界优势斟酌资源的纠关攻合，实现“并跑”，以至“领跑”，为悉数援助全班人国高端摆设创办才略超过式蓬勃提供精深勘察理论与伎俩保障。