電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報(bào)道，1月17日，中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院宣布，由其自主研制的我國(guó)首臺(tái)串列型高能氫離子注入機(jī)（POWER-750H）成功出束，核心性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。這一里程碑事件標(biāo)志著我國(guó)已全面掌握該類設(shè)備從底層原理、關(guān)鍵部件到整機(jī)集成的全鏈路正向研發(fā)能力，打破國(guó)外長(zhǎng)期技術(shù)封鎖。

據(jù)公開(kāi)報(bào)道，該設(shè)備的束流傳輸效率突破90%，顯著優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品平均水平。這一成果依托中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院長(zhǎng)期積累的核物理加速器技術(shù)，是核技術(shù)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)深度融合的典范，為保障我國(guó)高端芯片產(chǎn)業(yè)鏈安全奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

離子注入機(jī)是半導(dǎo)體制造中用于精確調(diào)控硅片電學(xué)特性的關(guān)鍵設(shè)備，用于微觀制造下薄膜成型、PN制結(jié)、硅片參雜等工藝環(huán)節(jié)，可用于硅基半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、光伏電池、新型顯示等。

按束流大小，離子注入機(jī)可分為小束流離子注入機(jī)（100nA-100uA）、中束流離子注入機(jī)（100uA-2000uA）、強(qiáng)流離子注入機(jī)（2mA-30mA）和超強(qiáng)流離子注入機(jī)（大于30mA），另外還有用于注入氧的氧注入機(jī)，注入氫的氫離子注入機(jī)等。

不同類型的離子注入機(jī)的功能不同，此次中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院宣布的串列型高能氫離子注入機(jī)專用于注入高能量氫離子，在功率半導(dǎo)體（如IGBT、SiC器件）制造中至關(guān)重要，可實(shí)現(xiàn)深結(jié)摻雜、缺陷工程及晶圓剝離（如SOI技術(shù)）。又如低能大束流離子注入機(jī)則用于Fin FET 的制造。

而“串列型”是指采用串列靜電加速器結(jié)構(gòu)，通過(guò)多級(jí)高壓電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)離子的高能加速，具有能量范圍寬、束流穩(wěn)定、單能性好等優(yōu)勢(shì)，特別適合高能、高精度注入需求。

離子注入機(jī)與光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備并稱為芯片制造“四大核心裝備”，處于半導(dǎo)體前道工藝設(shè)備環(huán)節(jié)，直接決定芯片的性能、良率與可靠性。長(zhǎng)期以來(lái)，高能離子注入機(jī)因技術(shù)壁壘極高，被國(guó)際企業(yè)壟斷——應(yīng)用材料、亞舍立公司占據(jù)全球約九成的市場(chǎng)份額。

華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，2024年，中國(guó)離子注入機(jī)進(jìn)口額高達(dá)18.1億美元，其中77.58%來(lái)自美國(guó)，為429臺(tái)，設(shè)備單價(jià)動(dòng)輒數(shù)千萬(wàn)美元。

但近年來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)加速突圍：中國(guó)原子能科學(xué)研究院聚焦高能氫離子注入機(jī)，POWER-750H的成功出束填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)空白。

另外，凱世通（萬(wàn)業(yè)企業(yè)旗下）已實(shí)現(xiàn)低能大束流離子注入機(jī)量產(chǎn)，2025年6月，公司宣布單月交付量再創(chuàng)新高，已向國(guó)內(nèi)多家晶圓廠客戶成功交付5臺(tái)12英寸離子注入機(jī)，涵蓋低能大束流與高能離子注入機(jī)兩大關(guān)鍵核心機(jī)型。今年5月，凱世通宣布低能大束流離子注入機(jī)12英寸晶圓產(chǎn)品片過(guò)貨量突破500萬(wàn)片，覆蓋先進(jìn)邏輯、先進(jìn)存儲(chǔ)、CIS圖像傳感器以及功率芯片四大核心領(lǐng)域。
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圖：凱世通高能離子注入機(jī)系列

另一家半導(dǎo)體設(shè)備公司，北方華創(chuàng)2025年3月在 SEMICON China 2025 大會(huì)宣布進(jìn)入離子注入領(lǐng)域，發(fā)布首款離子注入機(jī) Sirius MC 313，首款機(jī)型束流效率即超90%。

需要指出的是，“成功出束”意味著設(shè)備首次產(chǎn)生符合設(shè)計(jì)參數(shù)的穩(wěn)定離子束流，是整機(jī)功能驗(yàn)證的關(guān)鍵一步，證明核心技術(shù)路線可行。因此，POWER-750H的“成功出束”雖非最終產(chǎn)品落地，但其意義重大，不僅驗(yàn)證了設(shè)備在束流強(qiáng)度、能量穩(wěn)定性、傳輸效率等關(guān)鍵參數(shù)上的可靠性，更意味著我國(guó)在功率半導(dǎo)體制造的核心裝備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“從0到1”的突破。

未來(lái)，隨著工程化驗(yàn)證與產(chǎn)線導(dǎo)入的推進(jìn)，國(guó)產(chǎn)高能離子注入機(jī)有望在全球市場(chǎng)占據(jù)一席之地，真正實(shí)現(xiàn)“中國(guó)芯”裝備的自主保障。