微纳制造技术为国防、航空航天、新能源等众多领域批量生产高精度传感器、微光学器件、集成电路、MEMS等零部件及系统，是国际制造科学发展的最前沿更是一个国家核心竞争力的重要标志之一。测量技术是制造的先导，但却是我国工业最薄弱的环节，微纳测量技术被美、欧、日等国长期垄断，高端测量设备对我国严格禁运，极大阻碍了我国微纳制造技术的发展。微纳制造过程中，跨尺度特征尺寸是影响微纳系统性能最重要的参数，材料微观特性是微纳系统设计、制造和可靠运行的基础，成品微纳器件质量的快速检测是其走向实用化的关键，以上述难点为突破口，研制高性能测量技术及其高端测量设备必将打破技术封锁，提升我国微纳制造源头自主创新能力。
    在国家杰出青年基金、重点及面上项目，863项目和国防预研任务等支持下，本项目突破了面向跨尺度微纳制造过程关键测量方法及技术。主要技术发明如下：
    一、针对跨尺度特征尺寸测量失真引起的“测不到”难题，提出了预测控制的宏/微驱动算法，发明了双倾互补测量技术；发明了高长-径比探针批量制造技术。实现了最大范围500×500 mm、最小线宽20 nm、深-宽比100:1特征尺寸的跨尺度测量，实现了面向微纳制造的特征尺寸的超精密测量；
    二、针对材料微观特性测量过程信号混叠而导致的“测不准”难题，提出了高频超声自动聚焦算法，发明了二维反射系数谱拟合定征技术；发明了多模式相控阵驱动技术。实现了最小厚度为20 ？m的薄层材料的杨氏模量、密度、厚度、声速、声衰减等五个材料微观特性的同时非接触测量，误差？2.0%，实现了面向微纳制造的材料微观特性的超精密测量；
    三、针对器件制造缺陷辨识率低而导致的“测不快”难题，提出了自回归模型的高精度信号反卷积分离算法，发明了声学图像重构技术；发明了双轴联动快速测量技术。实现了连续70层薄层材料的横向、纵向分辨率为2.5 ？m 和5.0 ？m的快速立体视觉成像检测，效率提高3倍，实现了面向微纳制造的三维制造缺陷的超精密测量。
    基于上述发明，研制出具有自主知识产权的LR-SPM 1000型跨尺度形貌测量仪和ULTRA-SAM 1000型多参数超声显微测量仪，智能刀架系统以及全光学亚表面缺陷检测仪等四套仪器设备经用户使用和浙江省计量科学研究院检测，总体技术指标达到并超过国际同类产品水平；李培根院士为组长，钟掘院士、单忠德院士为副组长的同行专家组鉴定为：“…该成果整体技术水平达到国际先进，主要技术创新点具有自主知识产权，属国际领先，所开发的四套仪器设备为国内外首创…”。
    发明点一首次实现了某型军用微光夜视仪的关键光学部件17.5？17.5 mm、面形精度20 nm的跨尺度在位测量；发明点二首次完成了新一代航空复合材料厚度为20？m的层间微观材料特性测量；发明点三使某型舰载声纳系统关键器件预检效率提高20%。新设备获中国轴承工业协会推荐用于精密轴承的亚表面质量检测，并已应用于蓝宝石加工全周期，可量化经济效益近2.5亿元，为日本、澳大利亚提供国际测量服务，社会效益显著。授权发明专利32件，其它知识产权9件，SCI国际期刊论文72篇，他引1186次。
    项目发明了高性能测量方法及技术，研制了高端测量设备，改变了过去终点监测的模式，实现了微纳加工过程的定量检测，使我国微纳测量多个关键技术实现“从无到有”的飞跃，极大提升了我国微纳制造产业水平。