【进展】中科院微电子所在人工智能工艺器件建模方面取得重要进展；北京工业大学2024年获批4个北京市重点实验室；

1.北京工业大学2024年获批4个北京市重点实验室；

2.西安交大前沿院马天宇教授团队在超弹材料领域取得新进展；

3.中科院微电子所在人工智能工艺器件建模方面取得重要进展；

4.中科院：“塑造”太赫兹波电场的全能“指挥”；

1.北京工业大学2024年获批4个北京市重点实验室；

近日，北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会公布了2024年北京市重点实验室认定名单，本次共132家重点实验室认定获批。北京工业大学正式获批4个北京市重点实验室，包括先进激光材料与器件北京市重点实验室、具身智能焊接机器人北京市重点实验室、固体微结构与性能北京市重点实验室和高精密机床正向设计与智能加工技术北京市重点实验室。

先进激光材料与器件北京市重点实验室

王璞教授领衔的先进激光材料与器件北京市重点实验室以北京工业大学为依托单位，北京凯普林光电科技股份有限公司和北京大学为共建单位。该实验室聚焦高能量飞秒激光在光伏工业领域的柔性传输应用需求，突破窄线宽泵浦源、飞秒激光种子源及高能量飞秒激光器等核心关键材料和技术，推动高能量飞秒激光在新能源领域的示范应用，建设成为开放、一流、卓越的国际先进实验室。针对高稳定性光纤飞秒种子源、飞秒激光柔性传输等关键技术的研发，促进了高功率飞秒激光在太阳能光伏等前沿科学领域中的应用。

先进激光材料与器件北京市重点实验室负责人王璞教授

先进激光材料与器件北京市重点实验室团队成员

光学超净实验室

具身智能焊接机器人北京市重点实验室

陈树君教授领衔的具身智能焊接机器人北京市重点实验室以北京工业大学为依托单位。该实验室围绕航空、航天、船舶等行业重大需求，针对因零件结构复杂多样、工艺工序灵活多变等显著特点而导致的焊接难度大的问题，将机器人的灵巧操作与具身智能技术应用于焊接领域，在核心部件及类人机构、运动控制与具身智能、焊接属具及视觉处理等方面进行布局，提升焊接机器人的操作精准性、自适应能力和智能化水平。实验室的建设将加速科技创新与产业升级，同时成为人才培养的重要基地，服务制造业高质量发展

具身智能焊接机器人北京市重点实验室负责人陈树君教授

具身智能焊接机器人北京市重点实验室团队

具身智能焊接机器人北京市重点实验室

固体微结构与性能北京市重点实验室

张泽院士、韩晓东教授领衔的的固体微结构与性能北京市重点实验室以北京工业大学为依托单位。该实验室聚焦跨尺度、多场及耦合环境（力、热、电、光等）作用下先进的原位动态表征方法。推动国产科学仪器、材料科学的发展，建设成为高水平科学研究、高素质科学技术人才培养、学科交叉、人才汇聚、流动开放的国际先进的实验室。针对先进显微学表征技术研发、金属结构材料基因结构与设计、纳米科技与先进能源技术、微结构与信息技术、材料基因结构大数据等研究方向，促进相关领域发展并产出具有重大国际影响力的研究成果。

固体微结构与性能北京市重点实验室负责人王立华教授

固体微结构与性能北京市重点实验室学术带头人

固体微结构与性能北京市重点实验室高精密设备

高精密机床正向设计与智能加工技术北京市重点实验室

刘志峰教授领衔的高精密机床正向设计与智能加工技术北京市重点实验室由校企联合申报，以北京工业大学为依托单位，北京北一机床有限责任公司、北京精雕科技集团有限公司、北京市电加工研究所有限公司和北京理工大学为共建单位。该实验室聚焦高精密机床数字化正向设计、高性能制造、在线感知孪生与智能加工、产品可靠性与精度保持性评价等技术方向，研发新一代龙门车铣复合机床、五轴高速加工中心、电火花加工机床等高端机床产品，研究成果实现在京津冀先进制造企业示范应用和全行业推广，满足国家重大战略需求。

高精密机床正向设计与智能加工技术北京市重点实验室负责人刘志峰教授

高精密机床正向设计与智能加工技术北京市重点实验室团队

高精密机床正向设计与智能加工技术北京市重点实验室

北京市重点实验室主要开展基础研究、应用基础研究、共性关键技术研发、前沿交叉技术研究。作为北京市科技创新体系的重要组成部分，北京市重点实验室集聚培养使用优秀创新人才、开展高水平科研活动的重要科技创新基地，着力解决科技难题，促进科技成果转化，培育新的经济增长点。北京工业大学将站在新起点上继续奋力前进，不断加强建设与管理，促进实验室建设水平和创新能力持续提高。

2.西安交大前沿院马天宇教授团队在超弹材料领域取得新进展；

超弹性材料是指能在应力作用下产生超大可恢复应变的特种功能材料，在登月工程和深海探测等高技术领域应用广泛。相关装备的轻量化、小型化和精密设计对超弹性材料的性能提出了高要求，不仅需要具有高的超弹应力和大的弹性可恢复应变εe，还须在宽温域保持稳定的弹性模量（即Elinvar效应）。然而，普通金属材料虽然可以达到较高的强度，但弹性变形极限通常小于1%，且弹性模量随温度降低而增大。基于应力诱发马氏体相变所设计的超弹合金难以同时兼具大的超弹应变和高的超弹应力，这是因为大的εe要求合金弹性模量低（晶格较软），而低弹性模量不能带来高强度。此外，由于马氏体相变原理性局限，传统超弹合金仅在有限温域表现出超弹性，且不具备Elinvar效应。因此，研制宽温域高σC和Elinvar效应的超弹合金极具科学挑战性。

图1 Nb6-HEA的主要性能及与其他超弹合金的比较

最近，前沿院马天宇教授团队提出功能与结构基元协同构筑新思路，基于多种金属元素之间的交互效应，通过原位生成纳米尺度功能基元（低弹模可相变基元）和微纳多尺度结构基元（高弹模不相变强化基元），设计出一种宽温域兼具高σC和Elinvar效应的(TiZrHf)44Ni25Cu15Co10Nb6(称为Nb6-HEA)新型超弹合金。该合金在-150至+100℃的宽温域内的保持1.2GPa以上的高超弹应力σC（优于商业超弹合金的1GPa）和2.5%以上的超弹应变，同时在600MPa高应力下保持几乎与温度无关的弹性模量，也优于商业钛镍超弹合金。研究表明，该合金的高σC超弹性源于功能基元与结构基元的相互作用，即低弹模功能基元在应力作用下的连续相变提供了大可恢复应变，高弹模结构基元阻碍了位错滑移，确保了高σC。功能基元在降温过程中的应变玻璃转变造成连续晶格软化效应，从而补偿了无相变结构基元的本征模量硬化作用，从而产生Elinvar效应。此外，该合金还具有高硬度和良好的耐腐蚀性能。因此，上述优异的组合性能使该合金可望用于航空航天大温差环境及先进工业领域，例如汽车的减振板簧和精密计时器等。

相关工作以《一种具有GPa级超弹应力和近乎温度不敏感模量的高熵合金》“A high-entropy alloy showing gigapascal superelastic stress and nearly temperature-independent modulus”为题于2025年1月31日在《自然通讯》（Nature Communications (2025) 16:1227）上发表。

前沿院助理教授苟峻铭为论文第一作者，苟峻铭博士和马天宇教授为论文通讯作者。合作者包括杭州电子科技大学张雪峰教授/刘孝莲博士、四川大学刘畅博士和日本国家材料研究所任晓兵教授等。西安交通大学前沿院和金属材料强度国家重点实验室为论文通讯单位。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和中央高校基本科研业务费专项资金项目的支持。

3.中科院微电子所在人工智能工艺器件建模方面取得重要进展；

随着集成电路特征尺寸的不断微缩，工艺和器件模拟的计算复杂度显著增加，传统物理建模方法难以满足大规模仿真和快速迭代的需求，亟需引入前沿人工智能技术，开发高效的仿真模型以支撑先进工艺参数优化和新型器件设计。

在刻蚀工艺的仿真加速方面，EDA中心姚振杰副研究员和陈睿研究员开展联合攻关，提出一种级联递归神经网络（CRNN），该模型通过递归神经网络充分表征刻蚀轮廓，通过级联组合层实现轮廓特征与工艺参数的（如压力、功率、温度和电压）的信息融合。通过仿真和实验数据验证，与传统刻蚀模型仿真结果对比，CRNN模型在保证预测精度的前提下，显著提升了建模效率，验证了人工智能在工艺建模方面的计算效率优势。

在GAAFET器件仿真加速方面，EDA中心姚振杰副研究员团队和北京航空航天大学、概伦电子合作，提出一种密集连接深度神经网络（DenseDNN），通过在神经网络各层之间建立直接连接，提供更强的特征提取和信息传递能力。结合代价敏感学习方法，模型更加关注决定器件特性的关键数据，从而实现对关键器件特性的准确预测。该研究工作展现了人工智能在器件建模方面的性能和效率优势，为先进半导体器件的智能化模型提供了参考。

智能驱动刻蚀工艺仿真研究成果“Etching Process Prediction based on Cascade Recurrent Neural Network” 发表在人工智能权威期刊《Engineering Applications of Artificial Intelligence (EAAI)》，微电子所副研究员姚振杰为论文的第一作者，微电子所陈睿研究员、李俊杰正高级工程师为共同通讯作者。智能器件建模研究成果“Device Modeling Based on Cost-Sensitive Densely Connected Deep Neural Networks”发表在器件领域权威期刊《IEEE Journal of the Electron Devices Society》，微电子所研究生唐晓莹为第一作者，微电子所副研究员姚振杰为通讯作者。两项研究得到了国家重点研发计划和中国科学院战略性A类先导专项的支持。

图1 基于CRNN的刻蚀工艺预测

图2 基于代价敏感稠密链接神经网络的GAA NSFET电学特性建模

4.中科院：“塑造”太赫兹波电场的全能“指挥”；

太赫兹（THz）波在电磁波谱中位于微波与红外之间，独特的物理特性使其受到大量关注并快速发展，在许多学科中获得广泛应用。

中国科学院空天信息创新研究院等科研人员开发出新型太赫兹波偏振调制器，可在太赫兹频段灵活操控宽带偏振态。该技术在下一代高速无线通信、文物无损检测等场景具有巨大应用潜力。

01在微观世界控制光

提到偏光太阳眼镜，也许大家并不陌生。根据光线的偏振原理制造的眼镜，可以排除和滤除玻璃、道路、水面的强烈反射，提供更清晰的视觉。

在学术中，偏振是指光波电场随时间的变化规律。目前，光偏振在可见光频段已能被成熟操控，但在太赫兹波段，控制光偏振困难得多。

太赫兹波是指频率在0.1太赫兹至10太赫兹范围内的电磁波，在电磁波谱中位于微波与红外线之间，具有大带宽、穿透性强等特性。

太赫兹波能够应用于新一代无线通信、材料检测、生物医药等领域。但要实现这些应用，首先要精准控制太赫兹波的偏振态。

太赫兹宽带任意偏振调制器的原理示意图

02实现高效调控

可见光波长在百纳米（10-7m）量级，而太赫兹波长为数百微米（10-4m）。在光学频段常见的偏振调控材料想要在太赫兹频段发挥同样的效果，相应的器件厚度需要增加数百倍。

增加器件厚度带来两个显著的问题，一是影响材料的响应速度，使其变得非常迟缓；二是影响太赫兹波的透明度。

研究人员向这两项难以攻克的难题发起挑战。最终，他们发现，采用金属镜调控全反射成为一种完美适配太赫兹波长的解决方案。

全反射是日常生活中常见的现象。例如，从侧面斜视装满水的鱼缸时，无法看到鱼缸后面的物体。这是因为光在鱼缸后玻璃上形成了全反射，使之变成一面不透明的“镜子”。这一现象在太赫兹频段同样适用。

当太赫兹波发生全反射时，光波无法穿透界面，而是被“压缩”在高度仅为几十微米的区间内。

研究人员发现，若在区域内放置一个零吸收的金属反射镜，镜子仅需几微米的移动便可显著改变反射太赫兹波的偏振态。

这种“四两拨千斤”的结构，为大波长尺度的太赫兹波提供了量身定制的高效调控方案，使之能够在p-与s-偏振光之间产生高达289°的相位变化范围，进而输出任意偏振态。

通过金属镜微纳高度移动实现的偏振态改变。（a）金属镜调控全反射的方法示意图；（b）不同金属镜高度h下的p-s相位差变化；（c）金属镜高度的微纳控制。