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

據(jù)公開報道，該設(shè)備的束流傳輸效率突破90%，顯著優(yōu)于國際同類產(chǎn)品平均水平。這一成果依托中核集團中國原子能科學(xué)研究院長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，為保障我國高端芯片產(chǎn)業(yè)鏈安全奠定了堅實基礎(chǔ)。

離子注入機是半導(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，離子注入機可分為小束流離子注入機（100nA-100uA）、中束流離子注入機（100uA-2000uA）、強流離子注入機（2mA-30mA）和超強流離子注入機（大于30mA），另外還有用于注入氧的氧注入機，注入氫的氫離子注入機等。

不同類型的離子注入機的功能不同，此次中核集團中國原子能科學(xué)研究院宣布的串列型高能氫離子注入機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)，通過多級高壓電場實現(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，特別適合高能、高精度注入需求。

離子注入機與光刻機、刻蝕機、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。長期以來，高能離子注入機因技術(shù)壁壘極高，被國際企業(yè)壟斷——應(yīng)用材料、亞舍立公司占據(jù)全球約九成的市場份額。

華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，2024年，中國離子注入機進口額高達18.1億美元，其中77.58%來自美國，為429臺，設(shè)備單價動輒數(shù)千萬美元。

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

另外，凱世通（萬業(yè)企業(yè)旗下）已實現(xiàn)低能大束流離子注入機量產(chǎn)，2025年6月，公司宣布單月交付量再創(chuàng)新高，已向國內(nèi)多家晶圓廠客戶成功交付5臺12英寸離子注入機，涵蓋低能大束流與高能離子注入機兩大關(guān)鍵核心機型。今年5月，凱世通宣布低能大束流離子注入機12英寸晶圓產(chǎn)品片過貨量突破500萬片，覆蓋先進邏輯、先進存儲、CIS圖像傳感器以及功率芯片四大核心領(lǐng)域。
?
圖：凱世通高能離子注入機系列

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 大會宣布進入離子注入領(lǐng)域，發(fā)布首款離子注入機 Sirius MC 313，首款機型束流效率即超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)計參數(shù)的穩(wěn)定離子束流，是整機功能驗證的關(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，不僅驗證了設(shè)備在束流強度、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，隨著工程化驗證與產(chǎn)線導(dǎo)入的推進，國產(chǎn)高能離子注入機有望在全球市場占據(jù)一席之地，真正實現(xiàn)“中國芯”裝備的自主保障。