高能離子注入機國產化在青島實現新突破

規模生產和組裝工作加速，研制企業思銳智能為我國集成電路產業提供核心制造裝備

高能離子注入機。

新春伊始，位于中德智造谷的青島四方思銳智能技術有限公司（以下簡稱“思銳智能”）就加足生產線馬力，開展高能離子注入機規模生產和組裝工作。

去年，思銳智能成功研制出國內首臺能量達到8MeV（兆電子伏特）的高能離子注入機并成功交付國內頭部企業。這意味著國產集成電路核心制造裝備實現了重大突破，填補了國內空白，開啟了國產高能離子注入機的自主可控新征程，為集成電路產業高質量發展增添了設備支撐力。

以科技創新引領推進新型工業化。目前，思銳智能的產品已在芯片制造頭部企業推廣應用，預計到“十四五”末將具備年產50臺的規模化生產能力，產值超10億元。該成果有效推動了我國集成電路制造設備的快速發展，有力保障了半導體產業鏈的自主可控。

實現高能離子注入機的國產化替代

集成電路制造設備是集成電路產業發展的基礎，其中，離子注入機與光刻機、刻蝕機和鍍膜設備并稱為芯片制造的四大核心工藝裝備。

幾乎所有集成電路的生產，都要用到離子注入工藝進行摻雜。離子注入是半導體器件和集成電路生產的關鍵工藝之一，可以大幅度提高集成電路的成品率，它以離子加速的方式將摻雜元素注入半導體晶片內部，改變其導電特性并最終形成所需的器件結構。“在芯片制造過程中，需要摻入不同種類的元素來改變材料的電性能，離子注入機就是執行這一摻雜工藝的芯片制造關鍵設備，其技術難度僅次于光刻機。”思銳智能董事長聶翔解釋。當前，離子注入作為摻雜工藝的主流技術正在半導體的眾多細分領域中被廣泛應用。

離子注入機通常分為高能離子注入機、低能大束流離子注入機和中束流離子注入機三種類型。其中，高能離子注入機是技術難度最大、經濟附加值最高的機型。據半導體行業預測數據，2024年全球半導體離子注入設備市場規模可達245億元，其中，中國大陸半導體離子注入設備市場規模約為86億元。在如此巨大的市場規模之下，離子注入機的國產化率卻不超過3%，離子注入機中難度最高的機型——高能離子注入機的國產化探索更是幾乎空白。

在國家高層次人才特殊支持計劃、山東省重大科技創新工程項目的支持下，思銳智能的研發團隊成功突破高能加速技術，創新設計束流加速系統及主要控制部件，實現高能量離子注入，成功推出國內首臺能量達到8MeV的高能離子注入機，實現了高能離子注入機的國產化替代，整體技術達到國內領先、國際先進水平。

占地48平方米、重達38噸，從外觀上看，思銳智能高能離子注入機就像是一臺工業車間里普通的大型生產裝備。就是這臺看似普通的機器，卻是集成電路的核心制造裝備，一度因國產化率為零制約著我國集成電路產業鏈的自主可控。

實現微米級的深度注入摻雜工藝

經過數十年的發展，我國已經初步實現了低能大束流和中束流離子注入機的研制，但是技術難度最高的高能離子注入機始終被海外企業壟斷。這項工作不僅涉及多個學科的知識范疇，更是除光刻機以外，技術難度最大、國產化率最低的前道工藝設備。

此前，國內集成電路用高能離子注入機處于研發階段，且最高能量僅達到4.5MeV，無法滿足超高靈敏圖像傳感器等高性能器件的需求。“圖像傳感器芯片是相機、手機、平板電腦等電子產品中不可或缺的核心組件。超高靈敏圖像傳感器等高性能器件，在摻雜工藝上必須具備能量達到8MeV的高能離子注入。”聶翔說。

能量達到8MeV意味著什么？要求高能離子注入機將離子能量提升到近千萬電子伏特級，需要十數個加速系統協調工作，涉及幾十個聯調參數，最終實現重離子微米級的深度注入摻雜，才能應用于功率器件、IGBT、CMOS圖像傳感器、5G射頻、邏輯芯片等集成電路主要器件的制備。

實現技術的突破并非易事。聶翔介紹，為了滿足離子注入機國產化的迫切需求，自2021年開始，該公司充分發揮整合海外技術資源優勢，組建了一支海外技術研發專家與本土技術團隊相結合的核心技術團隊，開啟離子注入設備的研發攻關。這支團隊中，技術人員占比超過79%，核心團隊由長期從事集成電路裝備研發的中科院、清華大學、北京大學專家及海外專家領銜。同時，思銳智能在青島、北京及芬蘭等國內外多地設有研發中心，全面融入了全球主流研發體系。截至目前，思銳智能及其子公司共有專利數百項，其中發明專利占比超95%。

思銳智能以技術壁壘最高的高能離子注入機為切入點開展研發，逐步完成硅基及化合物半導體領域全系列機型的布局。下一步，思銳智能將全面加速原子層沉積鍍膜和離子注入“雙主業”布局發展，強化科技創新主體地位，加快關鍵核心技術攻關，持續提高產品競爭力及技術創新能力，努力創造更多具有自主知識產權的創新成果，完善產品體系布局和產品落地，不斷提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平。（青島日報/觀海新聞記者  耿婷婷）

責任編輯：張慕鑫