“万通道3D纳米激光直写光刻机”正式推出：从万束激光到高端掩模版自主制造
2026年7月8日，杭州玉之泉精密仪器有限公司联合浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室共同研发的“万通道3D纳米激光直写光刻机”正式推出。该设备采用“万通道快速独立调控方案”，可瞬间生成1万多个可独立控制的并行激光焦点，每个焦点能量可实现169阶以上的精细调节。配合研发团队开发的智能全局优化算法，可将焦点阵列的光强均匀度提升至95%以上，同时有效矫正光斑畸变，显著提高了多通道间的一致性与加工精度。
从成果发布到正式推出
此次正式推出，距该设备首次公开亮相约三个月。2026年4月10日，浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室在浙江大学杭州国际科创中心举行年度成果发布会，集中发布了高亮度极紫外阿秒光源、桌面式极紫外光显微镜、万通道3D纳米激光直写光刻机三项代表性成果。极端光学技术与仪器全国重点实验室主任刘旭教授指出，这些技术在光刻装备、极紫外成像及先进光源等方向取得重要突破，整体技术水平达到国际领先水平。
彼时，该设备已完成原理验证。同年4月，中国光学学会组织的科技成果评价委员会认为，该成果创新性强，已公开与授权发明专利30项，发表论文15篇，核心指标包括万通道高通量激光直写、亚30nm特征线宽、12英寸加工面积与加工速度等达到国际领先水平。2025年10月，相关成果已通过中国光学学会组织的科技成果评价。
技术突破：从“单车道”到“万车道”
长久以来，双光子激光直写技术因具备高分辨率、低热效应、无掩模和真三维加工能力，一直是微纳加工领域的前沿方向，广泛应用于芯片制造、光存储、微流控和精密传感等领域。然而，传统单通道激光直写在加工速度上存在瓶颈，难以满足高精度、大面积制造的产业化需求。
面对这一行业痛点乃至国家高端微纳制造的战略需求，浙大极端光学全国重点实验室科研团队与杭州玉之泉联合攻关，创新性地提出“万通道快速独立调控方案”。研发团队采用双光子激光直写技术，提出数字微镜协同微透镜阵列的光场调控方案，可在系统中生成1万多个可独立控制的激光焦点。
浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室副主任匡翠方教授将这一突破比喻为“同时用1万支笔写1万个不同的字”，而难点在于既要写得快，还要写得精细、均匀。基于这一突破，设备在保证高精度的同时大幅提升了制造效率。此外，研发团队还提出了自适应匀化算法、并行条带扫描、并行灰度体曝光等加工策略。
核心性能指标
综合多方报道，该设备的核心性能指标如下：
打印速率：超高打印速率可达每秒2亿体素以上；部分报道实测数据为2.39×10⁸体素/秒。
面扫描速率：2D面扫描速率达到40至42.7平方毫米/分钟，是传统双光子直写技术的几十倍。
加工精度：最小特征尺寸可达亚50纳米；另有报道称加工精度可达亚30纳米。
战略意义：破解高端掩模版“卡脖子”难题
该设备的核心战略用途之一，是解决国内高端光刻掩模版的“卡脖子”问题。掩模版是光刻工艺中承载设计图形的关键部件，相当于芯片设计的“母版”。长期以来，高端光掩模市场被日本、美国企业垄断，中国国产化率整体仅有10%左右，高端（28纳米及以下）更是不到3%。
万通道3D纳米激光直写光刻机主要用于高端半导体掩模版制造，相当于制造芯片的“模具”。传统做掩模版只能用单束激光，加工速度难以满足高精度、大面积制造的产业化需求；新成果将单束激光变成上万束激光，大幅提升了掩模版的制造效率。有业内专家表示，该设备与同期发布的桌面式高亮极紫外光源、桌面式极紫外光显微镜共同构成“手眼并用”的全链条方案，将直接支撑国产光刻工艺的良率提升，加速高端芯片的自主化进程。
应用前景与产业化
除掩模版制造外，该设备还契合诸多偏定制、偏微纳三维结构、偏良率与快速迭代的工艺需求，具体应用领域包括：
MEMS传感器与微流控器件：可实现复杂三维微结构的快速成型。
精密光学元件：满足超透镜、DOE器件等光学防伪与光通信领域的严苛要求。
超表面是其中最具优势的应用场景之一。作为未来AR/VR、激光雷达及6G通信的核心元件，超表面需要在基底上制备数以万计甚至上亿个形状各异的纳米柱。随着万通道技术逐步产业化落地，有望大幅压缩超表面加工周期，为其规模化量产提供核心设备支撑。
在产业化方面，该设备已初步实现产业化。后续，浙大国际科创中心将邀请更多企业参与研发，加速推动科技成果转化。作为浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室的产学研转化成果，杭州玉之泉精密仪器有限公司持续深度参与前沿成果的工程化开发与市场化落地。玉之泉成立于2022年12月，是一家致力于解决国家“卡脖子”光刻技术的高端光学精密仪器研发公司。
刘旭教授指出：“以芯片制造为例，光靠这三样是肯定不够的，但已经能在部分环节实现自主可控发展。”这一从光源、成像到制造的自主技术链条，标志着我国在极端光学与微纳加工领域迈出了关键一步。
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