記者近日從中國電子科技集團(tuán)采訪獲悉，由該集團(tuán)旗下電科裝備自主研制的高能離子注入機(jī)成功實現(xiàn)百萬電子伏特高能離子加速，性能達(dá)國際主流先進(jìn)水平。這意味著在芯片自主研制的道路上，中國又攻克了一樣受制多年的核心裝備。

電科裝備離子注入機(jī)總監(jiān)張叢對記者表示，電科裝備將在年底前推出首臺高能離子注入機(jī)，實現(xiàn)我國芯片制造領(lǐng)域全系列離子注入機(jī)自主創(chuàng)新發(fā)展，并將為全球芯片制造企業(yè)提供離子注入機(jī)成套解決方案。

芯片國產(chǎn)化任重道遠(yuǎn)

據(jù)了解，在我國，每年的芯片進(jìn)口額度超過了石油，在進(jìn)口商品中位列第一。

根據(jù)國家海關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年，中國芯片進(jìn)口總量為3120億美元，占全球集成電路5千億美元市場規(guī)模的60%左右。而同期，中國芯片的出口額僅為846億美元。進(jìn)出口差額巨大。

也就是說，世界上每生產(chǎn)5塊芯片，中國就買走了3塊。

業(yè)界普遍認(rèn)為，在芯片領(lǐng)域，中國與國際先進(jìn)水平相比差距巨大。其中又以產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)的裝備和材料差距最大。指令集、芯片設(shè)計EDA軟件、芯片制造設(shè)備和材料……如果說，芯片的自主研發(fā)，是一場長期而持久的“硬仗”，那這每一個制造設(shè)備，都是一座亟待攻克的“城池”。

面對終端需求的快速更替和技術(shù)的快速迭代，“芯片國產(chǎn)化”已經(jīng)成為國家未來長期重要的發(fā)展戰(zhàn)略。

芯片制造的核心關(guān)鍵裝備

據(jù)了解，離子注入機(jī)是芯片制造中至關(guān)重要的核心關(guān)鍵裝備。

一直以來，我國離子注入機(jī)嚴(yán)重依賴外國，國產(chǎn)率極低，特別是百萬伏高能離子注入機(jī)，研制難度極大。

芯片是高度集成的電路。手指甲蓋大小的芯片里集成了上百億的晶體管，其主要成分是硅，硅的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間，因此也被稱為半導(dǎo)體。

張叢告訴記者，在芯片制造過程中，需要摻入不同種類的元素以按預(yù)定方式改變材料的電性能，這些元素以帶電離子的形式被加速至預(yù)定能量并注入至特定半導(dǎo)體材料中。這就是離子“注入”的過程。不同的注入劑量、注入角度、注入深度等都會影響芯片的性能、成品率和壽命，這一過程全靠離子注入機(jī)來控制。

“而高能離子注入機(jī)，是離子注入機(jī)中技術(shù)難度最大的機(jī)型。”張叢對記者表示，長久以來，因其極大的研發(fā)難度和較高的行業(yè)競爭壁壘，被稱為離子注入機(jī)領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”，是我國集成電路制造裝備產(chǎn)業(yè)鏈上亟待攻克的關(guān)鍵一環(huán)。

同類公司全世界僅有6家

記者從中國電科了解到，目前世界范圍內(nèi)以集成電路領(lǐng)域離子注入機(jī)為主要業(yè)務(wù)的公司共有6家，除國內(nèi)電科裝備外，其它為美國AMAT/Varian和Axcelis，日本SMIT和Nissin，中國臺灣地區(qū)AIBT。

集成電路領(lǐng)域離子注入機(jī)包括三種機(jī)型，大束流離子注入機(jī)、中束流離子注入機(jī)和高能離子注入機(jī)。

在上述6家主要集成電路領(lǐng)域離子注入機(jī)供應(yīng)商中，美國AMAT/Varian和Axcelis、日本SMIT擁有全系列離子注入機(jī)產(chǎn)品；日本Nissin主要產(chǎn)品為中束流離子注入機(jī)，大束流正在研發(fā)之中；臺灣AIBT只涉及大束流離子注入機(jī)產(chǎn)品業(yè)務(wù)；電科裝備擁有大束流和中束流離子注入機(jī)產(chǎn)品，但高能離子注入機(jī)還在研發(fā)之中。

其中，Axcelis的前身為Eaton，在高能離子注入機(jī)領(lǐng)域占據(jù)了近乎壟斷地位。

2020年底推出首臺設(shè)備

電科裝備是國家863和《極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝》重大專項接續(xù)支持的、目前國內(nèi)唯一的集成電路領(lǐng)域離子注入機(jī)供應(yīng)商，在離子注入機(jī)領(lǐng)域具有較好的技術(shù)積淀。此前，已連續(xù)突破中束流、大束流、特種應(yīng)用及第三代半導(dǎo)體等離子注入機(jī)產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化難題，產(chǎn)品廣泛服務(wù)于全球知名芯片制造企業(yè)。

其中，自主研發(fā)的中束流離子注入機(jī)產(chǎn)品較成熟，開始批量進(jìn)入客戶端，覆蓋國內(nèi)主要集成電路大生產(chǎn)線；大束流離子注入機(jī)已進(jìn)入客戶端，尚處于產(chǎn)業(yè)化初期。此外，公司還建立了符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)要求的離子注入機(jī)產(chǎn)業(yè)化平臺。

張叢透露，目前，高能離子注入機(jī)還在研發(fā)階段，預(yù)計2020年底推出國內(nèi)首臺，2021年一季度進(jìn)入客戶端。
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