问题——制造向纳米世界挺进，三维精密加工能力成为关键短板； 从石器、青铜到蒸汽机与微电子，人类技术演进很大程度上就是加工精度不断提升的过程。进入微纳制造时代，芯片制造依赖的光刻技术持续向更短波长发展，以获得更细线宽并推进先进制程。然而，光刻更擅长“平面作业”：在材料表面逐层曝光、蚀刻、堆叠，形成复杂结构。面对“在材料内部直接构建结构”“跨层立体互连”“深部定点改性”等需求，传统方法受穿透能力、材料吸收和加工维度等限制，难以满足。 原因——衍射极限与材料相互作用机理，制约传统光学加工继续向更小尺度延伸。 光学加工绕不开衍射极限：光束难以聚焦到小于波长量级的尺寸。为继续缩小特征尺寸，工程上常用更短波长，但短波长光在许多材料中吸收更强、可加工深度受限，并且在复杂结构内部加工时“够不着”。另外，后摩尔时代电子器件遭遇“功耗墙”和互连瓶颈，数据搬运带来的能耗与热管理压力上升，单纯依靠电互连提升系统算力在空间与能效上都接近极限。产业界和学术界因此加速探索以光子传输替代部分电互连的方案，但光子器件对通道平整度、结构精度和三维布线提出更高要求，进一步放大了制造短板。 影响——亚10纳米超快激光加工为“内部三维雕刻”提供工具，有望重塑光子器件设计范式。 针对上述挑战，超快激光加工提供了新路径。飞秒激光将能量压缩在极短时间内，利用多光子吸收等非线性效应，可让原本透明的材料仅在焦点附近的极小体素内发生反应，材料表面与光路沿途受影响较小，从而实现“穿过表面、在内部定点加工”。通过精细调控能量、扫描路径与材料响应，研究人员正将加工精度推进到10纳米以下，使在玻璃、晶体等介质内部构建纳米级结构成为可能。 此能力对光子芯片尤为关键。光子传输具备高速、低热损耗和高并行潜力，被认为是缓解互连瓶颈的可行方向。但在微小尺度下，光路交叉易引入串扰，平面互连很难同时兼顾密度与性能，三维光波导与立体互连因此成为提升集成度的重要途径。激光直写可在光敏材料内部“绘制”可三维弯曲的波导网络，让光路像立交桥一样分层穿行，为高密度片上互连、复杂耦合结构与新型光学器件提供更大设计空间。若涉及的工艺进一步工程化，有望推动光电融合封装、片上互连乃至新型信息处理架构加速落地。 对策——推动材料、装备、工艺与标准协同攻关，打通从实验到应用的关键环节。 业内人士认为，超快激光三维纳米制造走向规模化应用仍需跨越多项工程门槛：一是优化材料体系与光敏响应，扩大加工窗口，提高稳定性与长期可靠性；二是装备端在光源稳定性、光束整形、纳米级定位与在线检测上形成系统能力，降低工艺漂移；三是工艺端从“能加工”走向“可量产”，在速度、良率、重复性与一致性上实现综合提升；四是面向光子芯片、量子器件与高端传感等应用，尽快建立可验证的器件级评价体系与标准化流程，推动产学研用协同，缩短转化周期。 前景——三维光路“写入材料内部”或成为新一代信息基础设施的重要制造选项。 随着算力需求增长与能耗约束加剧，信息系统从“提升晶体管密度”转向“系统级协同优化”已成趋势。三维光子互连被视为突破互连瓶颈的重要方向之一，而亚10纳米超快激光加工为其提供了更可落地的制造工具。未来，若能在更大体积、更高密度和更高一致性条件下实现稳定加工，或将催生体积更小、互连更密、能效更高的光子器件与光电融合系统。业内也期待该技术在高密度光互连、先进封装、精密传感、微纳光学与新型信息存储等领域释放更大潜力。
制造能力的跃迁，往往会同步改写产业边界与科研问题。从二维到三维、从表面到内部、从百纳米到亚10纳米，超快激光加工展现了以“光为刃”重塑微观结构的可能。面向未来——关键不仅是单点技术突破——更在于围绕应用牵引，把工程化能力与体系化创新衔接起来，让微纳尺度的“精细加工”真正转化为推动信息产业升级与新质生产力发展的实际动力。