填补“中国芯”关键拼图，国产离子注入机实现关键突破

电子发烧友网综合报道，1月17日，中核集团中国原子能科学研究院宣布，由其自主研制的我国首台串列型高能氢离子注入机（POWER-750H）成功出束，核心性能指标达到国际先进水平。这一里程碑事件标志着我国已全面掌握该类设备从底层原理、关键部件到整机集成的全链路正向研发能力，打破国外长期技术封锁。

据公开报道，该设备的束流传输效率突破90%，显著优于国际同类产品平均水平。这一成果依托中核集团中国原子能科学研究院长期积累的核物理加速器技术，是核技术与半导体产业深度融合的典范，为保障我国高端芯片产业链安全奠定了坚实基础。

离子注入机是半导体制造中用于精确调控硅片电学特性的关键设备，用于微观制造下薄膜成型、PN制结、硅片参杂等工艺环节，可用于硅基半导体、化合物半导体、光伏电池、新型显示等。

按束流大小，离子注入机可分为小束流离子注入机（100nA-100uA）、中束流离子注入机（100uA-2000uA）、强流离子注入机（2mA-30mA）和超强流离子注入机（大于30mA），另外还有用于注入氧的氧注入机，注入氢的氢离子注入机等。

不同类型的离子注入机的功能不同，此次中核集团中国原子能科学研究院宣布的串列型高能氢离子注入机专用于注入高能量氢离子，在功率半导体（如IGBT、SiC器件）制造中至关重要，可实现深结掺杂、缺陷工程及晶圆剥离（如SOI技术）。又如低能大束流离子注入机则用于Fin FET 的制造。

而“串列型”是指采用串列静电加速器结构，通过多级高压电场实现离子的高能加速，具有能量范围宽、束流稳定、单能性好等优势，特别适合高能、高精度注入需求。

离子注入机与光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备并称为芯片制造“四大核心装备”，处于半导体前道工艺设备环节，直接决定芯片的性能、良率与可靠性。长期以来，高能离子注入机因技术壁垒极高，被国际企业垄断——应用材料、亚舍立公司占据全球约九成的市场份额。

华经产业研究院的数据显示，2024年，中国离子注入机进口额高达18.1亿美元，其中77.58%来自美国，为429台，设备单价动辄数千万美元。

但近年来，国内企业加速突围：中国原子能科学研究院聚焦高能氢离子注入机，POWER-750H的成功出束填补了国产空白。

另外，凯世通（万业企业旗下）已实现低能大束流离子注入机量产，2025年6月，公司宣布单月交付量再创新高，已向国内多家晶圆厂客户成功交付5台12英寸离子注入机，涵盖低能大束流与高能离子注入机两大关键核心机型。今年5月，凯世通宣布低能大束流离子注入机12英寸晶圆产品片过货量突破500万片，覆盖先进逻辑、先进存储、CIS图像传感器以及功率芯片四大核心领域。
 
图：凯世通高能离子注入机系列

另一家半导体设备公司，北方华创2025年3月在 SEMICON China 2025 大会宣布进入离子注入领域，发布首款离子注入机 Sirius MC 313，首款机型束流效率即超90%。

需要指出的是，“成功出束”意味着设备首次产生符合设计参数的稳定离子束流，是整机功能验证的关键一步，证明核心技术路线可行。因此，POWER-750H的“成功出束”虽非最终产品落地，但其意义重大，不仅验证了设备在束流强度、能量稳定性、传输效率等关键参数上的可靠性，更意味着我国在功率半导体制造的核心装备领域实现了“从0到1”的突破。

未来，随着工程化验证与产线导入的推进，国产高能离子注入机有望在全球市场占据一席之地，真正实现“中国芯”装备的自主保障。