迎来重大突破！国产高能离子注入机打破了国外垄断

由于众所周知的原因，近期国外尤其是美国对中国的科技“卡脖子”打击，这也掀起了我国自主研发突破国外封锁的一波热潮，近期也是捷报频频。在芯片方面，离子注入机是芯片制造中的关键装备，中国电子科技集团有限公司近日公布，该集团旗下电科装备已成功实现离子注入机全谱系产品国产化，可为全球芯片制造企业提供离子注入机一站式解决方案。

在晶圆制造中，总共有七大关键环节，分别是扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、抛光、金属化。这其中金属化，也就是把集成电路里的各个元件用金属导体连接起来，用到的设备也是薄膜生长设备，所以这两个环节所用到的设备是类似的。另外，几乎每个环节都需要用到清洗机，因为生产工艺越来越复杂，几乎每一两步就要对硅片进行清洗一次。所以，晶圆制造需要七大类的生产设备，包括：扩散炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备、化学机械抛光机、清洗机。其中，离子注入机是芯片制造中的关键装备。

用离子注入机向硅片注入硼离子，可以形成很多空穴，它们都是正电子。正电子带正电荷，质量与电子相等，是电子的反粒子。带有空穴的半导体，称为空穴型半导体，也叫P型半导体。它们以带正电的空穴导电为主，让三价元素（如硼）取代晶格中硅原子的位置。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等，P型半导体呈电中性。另一类半导体叫N型半导体。在这类半导体中，参与导电的主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的磷、砷等五价元素。磷、砷都比硅元素多一个电子，所以能为硅片带来多余的电子。因此，要制造N型半导体，就得用离子注入机将磷、砷等五价元素以带电离子形态注入硅片。P型半导体与N型半导体结合，可以形成P-N结。通电后，正电荷与负电荷产生势能差，就会形成电流，像地势差会形成水流一样。

根据SEMI（美国半导体行业协会）的数据显示，离子注入设备在晶圆加工设备比重为5%左右，对应的全球市场规模25亿美元左右，不过在该领域，国外厂商占据着大部分市场，主要是由美国厂商所垄断，美国应用材料公司和美国 Axcelis 这两家公司占据全球共计70% 以上的市场份额。我国目前在离子注入机领域有所突破的是两家企业，一家是前面所提到的中国电子科技集团下面的电科装备集团，另外一家则是万业集团旗下的凯世通公司。

离子注入机行业存在较高竞争壁垒，行业集中度较高，整体而言整个市场主要由美国厂商垄断，美国应用材料公司和美国Axcelis公司合计占据全球70%以上的市场。分领域来看，半导体制造领域应用材料、Axcelis和汉辰科技AIBT地位领先，太阳能电池生产领域主要为万业企业旗下凯世通、美国Inte-vac和日本真空技术三家，其中万业企业旗下凯世通竞争地位领先，AMOLED面板制造领域被日本日新垄断。

早在2020年6月30日的时候，中国电子科技集团宣布，由该集团旗下电科装备自主研制的高能离子注入机，成功实现百万电子伏特高能离子加速，性能达到国际先进水平。

如今，中束流、大束流、高能、特种应用及第三代半导体等离子注入机全谱系产品国产化消息传来，工艺段覆盖至28nm，为我国芯片制造产业链补上重要一环，也为全球芯片制造企业在离子注入机领域提供了更多选择。

但是，我们距世界头部企业仍有一定的距离，离子注入机研发进度仍待加快。此次中国电科攻克离子注入机全谱系产品国产化，将为我国芯片制造产业链补上重要一环，为全球芯片制造企业提供离子注入机一站式解决方案。