法国纳米科技研发及产业化概况，本文主要内容关键词为：法国论文,纳米论文,概况论文,科技论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、前言[1]
纳米技术因其在众多领域的广泛用途及强劲的经济增长潜力，而被认为是未来技术创新的最基本工具和21世纪工业革命的发动机。目前，全球有30多个国家政府制定纳米科技发展计划，并把其列为优先发展的战略技术领域。
2003年，美国通过了“21世纪纳米技术研发法案”，决定自2005年起，斥资37亿美元支持“国家纳米技术计划（National Nanotechnology Initiative- NNI）”项目。NNI是美国联邦政府于2001年启动的一项计划。整个纳米技术的研发经费几乎占美国政府R&D经费的30％。在日本和西欧国家关于纳米技术的研发计划中，着力整合公共部门与学术和私营部门R&D活动。2003年，日本用于纳米技术的R&D经费为8亿美元，而西欧国家（欧盟和瑞士）纳米技术R&D经费为6.5亿美元。韩国于2003年投入20亿美元实施“纳米技术发展计划”，加拿大专门设立国家纳米技术研究所，用以推动纳米技术研发。另外，墨西哥、俄罗斯、乌克兰、新加坡等国都制定了纳米技术发展计划。
公共和私营部门用于纳米技术的R&D经费增长迅速。数据显示：1997—2002年，政府用于纳米技术的投资从4亿美元攀升到了20多亿美元，增长了5倍多；在私营部门许多跨国公司，如：IBM、Unilever、Hitachi等纷纷启动自己的纳米技术研发计划，许多初创公司已经成立；风险投资在纳米技术领域也逐年增长。
纳米科学迅速发展，文章发表数量从1990年的1000篇到1998年的12000篇；同期，欧洲专利局纳米技术专利申请增长了3倍，从每年100件到300件。专利方面的获得预示着纳米研究潜在的经济利益。[2]
纳米科技如今已走出实验室，并已紧密地融入到经济发展中，比如：在半导体、汽车、航空以及医药产业。在未来15年，这些技术将在推动世界经济发展过程中发挥巨大的作用。据美国自然科学基金会（NSR）预测：到2015年，全球纳米技术领域每年所创造的产业和商业市场价值将达10000亿美元。
二、法国纳米科技发展战略、计划及政策措施[3]
为了推进纳米科技及其产业发展，迎接新的挑战，法国政府重新调整其对纳米R&D及创新的公共支持政策，鼓励公共研发机构和制造商开展合作，欲凭借其在微电子技术领域的雄厚基础，确立法国在纳米科技领域的优势地位。
（一）作为优先发展领域的纳米科技
早在20世纪70年代，法国国家科研中心（CNRS）与法国原子能委员会（CEA）等研究机构就在纳米科技领域取得了一些优秀的研究成果，在世界处于领先位置。法国在纳米技术领域的优势得益于其在微电子技术领域的卓越成就。
为了进一步确立法国在纳米科技领域的优势地位，自1999年以来，法国政府重组了公共研究机构的微技术和纳米技术研究。具体做法是通过创立“国家微纳技术网络” （Reseau National de Micro- Nano Technologies——RMNT），强化公共与私营研究部门的联系。该网络鼓励在有前景的技术领域，与国外公司和研究机构开展深度合作，分享经验与专有知识。
2003年11月，为了进一步加大力度推进纳米科技R&D，作为整个纳米计划的一部分，创建了“纳米技术中心网络”，并推出了许多研究项目，旨在加强公共研究部门与私营企业之间的合作。在纳米研究领域，法国主要是以“纳米技术中心网络”为依托，通过实施中长期计划，促进纳米科学和纳米技术的发展。
（二）国家支持纳米科技发展计划
鉴于纳米技术所引发的技术创新和巨大的商业价值，法国从战略高度关注纳米科技的研发，从而为国家可持续发展奠定稳固的基础。总体来看，法国政府在支持纳米科技发展方面有以下4个层次：国家直接支持部门；公共研究机构；技术创新与研究网络；参与欧洲研究区计划（欧盟框架计划）。
1.国家直接支持部门：
（1）高等教育与研究部；
（2）经济、财政与工业部；
（3）国防部；
（4）国家研究署（ANR）。
2.公共研究机构：
（1）原子能委员会（CEA）；
（2）国家科研中心（CNRS）；
（3）国家医学与健康委员会（INCERM）等。
3.技术创新与研究网络。
4.参与欧洲研究区计划：
（1）“纳米科学计划”（Nanoscience）；
2002—2004年，每年投入3300万欧元。
（2）“国家纳米科学与纳米技术计划”（PNANO）；
PNANO计划由法国科研署（Agence National de Recherche——ANR）于2005年启动。通过竞争竞标方式组织项目，年度R&D投入约3500万欧元。该计划面向学术机构和私营研究部门，鼓励公共和私营部门联合申请；面向所有技术领域，纳米产品、纳米材料、纳米生物等等。
项目实施两年来，共收到申请项目573个，从中选择出145个。
（3）“国家微纳技术网络” （RMNT）；
RMNT是法国“研究与技术创新网络”之一，该网络的目标在于建立公共研究部门与企业之间的伙伴关系，促进技术转移，旨在催生和跟踪一批能满足经济发展的工业项目，并促进新的企业的创立和发展。该网络计划面向微纳技术领域所有的实验室和企业，并给予中小企业特别的关注。
（4）“NANO2008”工业支持计划；
该计划由法国工业部主管，每年投入9800万欧元。
Crolles Ⅱ计划是法国政府投入巨资支持的纳米技术研发项目。该项目主要是由意法半导体、摩托罗拉和菲利浦组成的产业技术研发联盟从事研发工作，当地政府给予了大力的支持。
为公共研究机构和私营研发机构的联合项目提供支持，是法国公共机构介入研发活动的主要方式。在国家层面主要是研究部、经济、财政和工业部，同时，地方政府也在研发平台和工业R&D项目上给予支持。
（5）国家研究机构；
原子能委员会（CEA）、国家科研中心（CNRS）、国家医学与健康委员会（INCERM）等国立公共研究机构，每年投入1.2亿欧元。
三、法国纳米研发及产业化重点领域
法国国家科研署2007年纳米科学与纳米技术计划——PNAN0确定了六大主题[4]：
（一）纳米器件（NC）
该主题覆盖信息科学技术领域所必不可少的部分（计算、存储、通讯）。现有技术可以促进自上而下或自下而上的研究。该主题的工作内容不仅研究、制造纳米器件或初级纳米器件，还要研究器件的结构组成。它可能涉及纳米器件或有机、无机、混合纳米结构。仿真或建模研究是特别主题的目标。
申请的计划需与纳米器件与纳米结构新性能的实现和研究相关，特别是纳米尺度的器件，例如：纳米器件、量子纳米系统，其性能与控制变量或量子现象（量子凝聚、自旋效应、自发发射）密切相关。
（二）微纳米系统（MNS）
该主题关注自动化系统中微米级或纳米级器件的集成化。特别关注的领域为：器件集成与组装。
1.实现微纳米系统新组装和封装技术方法。
2.微纳米系统器件集成创新技术。
3.3D集成，密度集成。
微纳米系统的信息或物质连接和流通：
1.微纳米系统内部的连接问题，纳米连接。
2.微纳米系统内部与物质循环有关的物理方法和问题：微射流和纳米射流基础研究。
3.微纳米系统内部与场或力控制有关的物理方法和问题。
（三）纳米生物学和纳米生物技术（NB）
该主题主要包括以下几个研究领域：
1.纳米级单一生物分子和个体化生物分子连接的实验与研究。
2.利用功能化纳米粒子、纳米探测器，开发生物体外或体内的纳米级分析过程。
3.生物分子纳米载体和具备生物学用途的纳米传感器的设计与制造。
（四）建模与仿真（MOD- SIM）
数字建模与仿真可对纳米物体和运作复杂的纳米系统进行虚拟实验，也可对新物理现象做理论预测，在将实验数据进行对比的基础上，加深对现象的理解。这方面的工作是一种挑战，开展基于精密原子科学的数值研究必不可少，比如：一开始就使用算法，不必耗费精力财力做模拟物体和模拟装置（众多原子或变量系统）。
提交的方案应该针对创新方法和数字工具的开发，数字工具可以进行纳米物体复杂系统物理现象的模拟。这些创新方法和数字工具将特别承担原子科学模拟以及多层次研究。
如果投标计划涉及重要的计算方法或旨在开发创新型计算编码，这些方案将被纳入集成计算计划范畴。
（五）纳米仪器与计量学（INST）
仪器与计量学这个横向课题是开展纳米科学与技术研究的关键因素。简单地说，就是制造出能够测出纳米范围内公差的设备。这一类招标计划的重点是支持开发新的高性能测量设备，或分析与观测新技术。不仅要确定纳米器件制作的新规则，还要确定对观察、测量、性能表征等方法及其相关、可靠、可重复的动态行为进行系统研究的新规则。
（六）纳米材料（NM）
这方面的计划要承担纳米材料或纳米结构材料的设计、制作和表征等工作。为了中标、投标计划应关注具备纳米级器件性能的纳米材料，同人们期待的单纯缩小尺寸没有任何关系。建议重点放在纳米材料的研究、合成及表征方面，纳米材料的特性可产生约束效应、表面和界面扩大效应、激活效应或量子效应。其特别关注点为：
1.通过原子到原子、分子到分子组装获得纳米器件。
2.功能化纳米材料。特别关注适合制造纳米器件结构的材料，这种纳米器件能够集成几种功能，通过间接相互作用，促使几种特性起作用。
3.仿生纳米材料。
四、法国纳米科技研发资源现状
（一）纳米技术中心网络
法国拥有一系列从事纳米技术研究的“卓越中心”，2003年，这些主要的卓越中心组成“纳米技术中心网络”，构成法国开展纳米技术研发的基础平台，以应对未来纳米技术发展规模的挑战。
纳米技术中心网络主要包括以下设施：
1.CEA- LETI中心。
位于格勒诺布尔（GRENOBLE）的“电子与信息技术实验室”（简称CEA- LETI中心）
CEA- LETI中心如今已是法国乃至欧洲微纳技术领域的研究重镇，该中心会聚了法国原子能委员会、国家科研中心、格勒诺布尔国立综合理工学院和格勒诺布尔第一大学。
CEA- LETI中心于2006年成为欧盟的微纳技术创新中心（the Centre of Innovation in Micro and Nanotechnology- MINATEC）。目前，该中心整合了6家学术机构、18家研究所和28家大型企业。该中心是近10年来法国投资最大的产业研究中心，是实现微纳米技术创新、科研、应用一体化的重要研究基地。
有五大优势因素对CEA- LETI中心未来成功至关重要：一是采取全程式创新战略，涵盖从上游研究到工业应用各个环节；二是高度集成相关技术与资源，强化多学科协作，搭建技术平台；三是国际联盟与伙伴战略，培养开放活力作为网络一部分，激励与互补性卓越中心开展合作；四是宏大的投资政策，地方政府的战略支持，对基础设施和设备的大量投资；五是雄厚的科学和技术基础，CEA- LETI所在地格勒诺布尔为法国著名科学城，两所高校、先进的研究中心（CNRS/CEA…）、大型研发设施（欧洲同步辐射加速器、中子反应堆等）以及强大的工业研发力量（由意法半导体、摩托罗拉和菲利浦等组成的Crolles Ⅱ产业技术研发联盟）。
CEA- LETI中心主要研究领域：
（1）微电子：CMOS、Si、SiGe、SOI ultimate CMOS、TFT、Power Si、SOI、SiC等；
（2）能源科技：光伏、微电池、微燃料电池等；
（3）健康与生物技术：生物晶片、微流体、实验室晶片、医学影像系统、三维影像重建；
（4）纳米电子：自旋电子、纳米印刷等；
（5）通信技术与传输设备：微波、光传输、海量存储；
（6）材料：SiC、SiGe高介质绝缘体、磁性纳米材料；
（7）微系统：微致动器、微感应器、微机电系统等；
（8）光电：通讯元件、红外线可见光检测器等。
2.国家系统分析与系统结构实验室（LAAS）。
位于图卢兹的法国国家系统分析与系统结构实验室（LAAS）是国家科研中心属下的研究机构。该中心还联合了图卢兹三大（Université Paul Sabatier）、国立图卢兹应用科学学院（INSA- Toulouse）和图卢兹理工学院（INP）。
3.“光电及纳米结构实验室（LPN）”及“基础电子研究所（IEF）”。
位于巴黎附近马库锡的光电及纳米结构实验室为法国国家科研中心之研究机构。
位于Orsay的“基础电子研究所”，主要从事电子、光电及纳米机构研究。
4.“电子、微电子及纳米技术研究所”（IEMN）。
位于Lille的“电子、微电子及纳米技术研究所” （IEMN）整合了CNRS的研究部门以及里尔第一大学（里尔科技大学，USTL）、瓦朗榭纳与埃诺冈布雷齐大学（UVHC）和里尔电子与数字技术高级研究所（ISEN）等。
除了上述4个研究中心之外，另外有8家使用标准设施的研究机构，共同构成了法国国家纳米技术研究网络。
2003—2006年，法国政府投入1亿欧盟支持纳米技术中心网络建设，目的是通过这些卓越中心的整合，加强基础与应用研究之间的融合，从而促进纳米技术的发展。
由此可以看出：法国推进纳米技术发展的政策乃是基于卓越研究中心体系，从而实施纳米科学和纳米技术的中长期发展规划。
（二） “竞争力”中心（集群）计划
为了应对日趋激烈的经济竞争，充分调动竞争力相关的主要因素，尤其是直接影响创新能力的因素，2004年，法国政府推出一项具有重要意义的工业新政策，即“竞争力”中心（集群）计划。
“竞争力”中心是在特定区域：
1.企业、研究中心和教育机构的联合体；
2.参与共同的战略发展计划；
3.发挥相互之间的协同作用，共同实施创新项目。
2006—2008年，法国政府将投入15亿欧元支持“竞争力”中心（集群）计划项目。截至目前，法国政府共计确定了71个“竞争力”中心，其中如：Sophia Antipolis的SCS中心、巴黎大区的Systematic中心，以及最受瞩目的Grenoble的Minalogic全球微纳米技术中心都是纳米科学和纳米技术领域中的佼佼者。
五、法国纳米科技的优势逐渐显现[5]
法国在纳米科技领域的强大实力已经引起了包括美国、日本在内的国家的关注。如今，越来越多的外国公司投资法国或与法国建立合作关系，旨在共同分享法国尖端的纳米技术。
法国有若干科技竞争园区专门研发尖端纳米技术，如Sophia Antipolis的SCS科技竞争园区，巴黎大区的Systematic科技竞争园区，以及最受瞩目的Grenoble的Minalogic全球微纳米技术“竞争力”中心。
2007年，Minalogic将为8个全新合作项目投资8000万欧元，重点研究微米和纳米，研发新一代半导体和新生产流程，巩固Minalogic在微纳米技术方面的领先地位。最近Minalogic迎来它的第50位合作伙伴——惠普公司。从9月份开始，惠普将向“竞争力”中心成员单位提供尖端2－TeraFlop数据处理器——Virtual Nodes，这一设备将为他们节省大量时间和资金。
在研发方面，法国世界级纳米实验室CEA- Leti和日本Nikon公司宣布了一项合作：通过分析两次曝光和两次图形曝光技术，研发32纳米半导体设备。尼康公司精密设备分公司执行官说：“Leti提供了最先进的优良设备，满足两次图形曝光的所有流程的需要。”另一家日本公司Yamatake已和Leti合作发展纳米技术。
在纳米技术领域寻求发展的外国公司如今开始选择在法国设立欧洲总部。Monolithic Power Systems是一家总部位于美国加利福尼亚的模拟芯片半导体公司，目前，它在法国Bernin- Crolles设立其欧洲总部。Boc Edwards公司隶属Linde集团，也已将其欧洲半导体业务总部从伦敦迁往Grenoble，就近服务电子产品客户，同时将该地区经验丰富的人才招至旗下。
最近，法国宣布在未来3年内成立一个实验性质的以纳米技术为基础的神经外科诊疗中心——Clinatec。这预示着法国在医疗保健领域应用纳米技术将取得更多进展。该诊疗中心将直接受益于欧洲最大的微纳米技术研究中心Minatec的研究成果。
在发展纳米技术方面，法国在国家层面有宏观的战略规划，在具体实施方面，法国制定有多项R&D计划。同时，法国非常注重研究网络基础设施建设，以及公共研究机构和私营部门之间的合作关系。