吉林
比米粒还小的一颗零件，卡住中国光刻机十几年。北京时间2026年1月30日，《科学》杂志以“首发”形式刊登甬江实验室任晓兵团队的成果，这块硬骨头终于被啃动。
先算一笔账。一根头发丝直径约80000纳米，2纳米相当于它的四万分之一。光刻机工件台要在这种精度上反复移动、对准、曝光，差之毫厘，整片晶圆就成了废品。如此苛刻的动作，全靠一颗叫压电微电机的“肌肉”驱动。它的原理不复杂——通电变形，断电复原。工程落地却是难如登天，陶瓷形变只有微米量级，要把这点位移放大成可用行程，还得死守纳米精度，材料、结构、控制缺一不可。传统锆钛酸铅陶瓷的压电系数d₃₃在200到600 pC/N之间徘徊了70余年，几乎没有起色。性能更高的单晶材料能摸到2000 pC/N，造价却贵得堪比黄金，稳定性又差，无法大规模使用。这也是全球只有海外两家企业能做出合格产品的根源所在。
破局始于15年前的一次大胆猜想。2009年，任晓兵在国际物理期刊《物理评论快报》上提出：压电材料相图的多相交汇处藏着一块“宝地”——三临界点，此处各相间能量壁垒消失，材料对外场的响应理论上趋于无穷，堪称性能的珠穆朗玛峰。麻烦在于，这座珠峰恰好压在居里温度上。温度一逼近，热扰动就打乱材料内部的有序排列，压电性能瞬间归零。业内给这个温度起了个外号，“死亡温度”。
团队想出的招数叫“主动工作模式”，一句话概括：给材料穿上宇航服。内置微区热管理，把温度稳稳锁在理论奇点上；再施加一个约20 V/mm的微小偏置电场，实时抵消热扰动的破坏。结果出乎意料，室温到350℃的宽温域内，d₃₃稳定保持在6000 pC/N以上，极端环境下压电材料稳定工作这个世界性难题被一并攻下。审稿人只留下四个字的评价：革命性发现。最终数据定格在6850 pC/N，是传统商用陶瓷的10到30倍，全球顶级单晶在它面前也甘拜下风。
材料到位，器件落地还有几道关要闯。光刻机工件台要求压电微电机在数十万次循环中不漂移，对一致性、稳定性的要求近乎苛刻。宁波本地及周边的精密制造积累，正好补上这一环。哈尔滨芯明天自2007年成立，深耕压电纳米运动近二十年，攻克了压电微纳驱动、粘滑驱动等八类核心技术，压电快反镜已经飞上“风云3号E星”“夸父一号”“吉林一号”等重大航天工程。
9月21日刚刚落幕的第十一届“创客中国”宁波市中小企业创新创业大赛上，一个名为“超高精度控制光刻机芯片级驱动器产业化”的项目拿下创业组三等奖，瞄准的正是这块被垄断的市场。
这颗小零件能撬动多大的盘子？往天上说，低轨卫星的星间激光通信得靠它把光束对准到微弧度量级，两颗卫星高速飞行中互射激光，稍有偏差通信就断。SpaceX星链目前每颗卫星搭载3到4个激光通信终端，整个星座的激光链路已超过24000条，还在持续扩张。往地上说，手机摄像头极速对焦、显微图像纳米级调焦、光纤通信精密对准，样样离不开它。全球压电材料市场规模已达数百亿美元，进口依赖一天不解除，国产替代的空间就一天比一天宽。
被卡多久，就憋了多久。光刻机的每一个核心零件，中国都走过“买不来、讨不来”的日子。光源、镜头、双工件台、浸没系统，每一个子系统都是一场攻坚战。压电微电机是其中体量最小、精度要求却最极端的一环。从甬江实验室的超级压电陶瓷，到芯明天们的纳米定位产品，再到光刻机、卫星激光通信的应用端，一条产业链正在悄然合拢。
宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。2纳米精度的压电微电机，全球目前只有两家企业能造。路虽远，行则将至，下一个十年，且看中国芯。
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