2026年1月,中国半导体行业迎来了一个里程碑式的时刻,虽然没有光刻机那样声势浩大,但其战略意义却足以让业内震动。
中国原子能科学研究院(CIAE)正式对外宣布,成功研制出国内首台高能氢离子注入机——POWER-750H。
这台设备的问世,被业界形象地称为握住了芯片制造中的“微型手术刀”,它不仅标志着中国在半导体核心装备领域攻克了又一座堡垒,更直接撕开了长期以来由国外技术垄断的铁幕。
对于致力于构建全自主芯片供应链的中国而言,这无疑是一剂强心针,意味着在攀登半导体珠峰的道路上,又少了一块绊脚石。
核技术降维打击:从加速器到芯片制造
离子注入机,听起来像是什么科幻武器,实则是现代芯片制造中不可或缺的四大核心设备之一。
简单来说,它的工作原理类似于一把极其精准的“散弹枪”,将特定的原子加速成高能离子束,然后精准地轰击到硅晶圆的特定深度。
这个过程改变了硅材料的导电性能,从而制造出晶体管等微小结构,就像是给芯片进行了一场纳米级别的“微创手术”。
过去,这种高能氢离子注入技术完全被少数几家美国和日本公司把持,中国企业想要购买往往面临漫长的审批周期和高昂的溢价,甚至时刻面临断供的风险。
此次POWER-750H的突破,并非偶然,而是基于中国在核物理领域数十年的深厚积累。
中国原子能科学研究院并没有从零开始摸索,而是巧妙地将自己在核技术领域的“看家本领”——串列加速器技术,平移到了半导体制造领域。
中国力求通过国产离子注入机实现精准化和自主化。 Freepik
这种跨界的技术降维打击,使得研发团队能够从底层原理上解决离子束的稳定性与精确控制难题。
据悉,这台设备在关键性能指标上已经达到了国际同类主流产品的水平。
这意味着,它不仅仅是一台实验室里的原型机,而是具备了进入晶圆厂生产线、经受7x24小时高强度作业考验的潜力。
从完全依赖进口到实现全自主设计,这一跨越填补了国内在高能离子注入领域的空白,也让“卡脖子”清单上又少了一项关键技术。
精度与稳定的双重博弈
在纳米尺度上进行操作,难度之大超乎想象,任何微小的偏差都可能导致整块晶圆报废。
高能离子注入机的研发难点,主要集中在如何同时保证离子束的“高能量”与“高精度”。
这就好比要让一辆赛车在时速300公里的情况下,还能精准地穿过一个针眼。
能量越高,离子的穿透力越强,能够到达硅片更深处形成特殊的器件结构,这对于制造高性能的功率半导体、图像传感器等高端芯片至关重要。
然而,能量越高,控制的难度呈指数级上升,任何电磁场的微小波动都会让离子束偏离目标。
POWER-750H的成功,证明了中国科研人员已经攻克了这一系列复杂的工程难题。
他们不仅解决了高压下的绝缘问题,还开发出了先进的束流传输与扫描系统,确保了注入剂量的均匀性和重复性。
这一突破对于特定领域的芯片制造意义非凡。
虽然它不像光刻机那样决定了芯片制程的最前沿(如3纳米、2纳米),但在许多关键应用场景中,如电动汽车急需的碳化硅功率器件、高端手机摄像头的CMOS传感器等,高能离子注入都是不可替代的关键工艺。
拥有了这台设备,中国本土芯片制造商在扩产这些紧俏芯片时,将不再受制于人,产能扩充的节奏将完全掌握在自己手中。
拼图渐成:国产半导体生态的崛起
将视线拉长,我们会发现POWER-750H的问世只是中国半导体产业链国产化拼图中的一块。
近年来,在外部压力和内部需求的双重驱动下,中国正在系统性地补齐半导体制造各个环节的短板。
从中微公司在刻蚀设备上打入全球最先进的5纳米生产线,到上海微电子在先进封装光刻机上的突围,再到如今原子能院在离子注入机上的突破,一个完整且独立的设备供应体系正在成型。
与此同时,海思等芯片设计公司在移动处理器领域的强势回归,以及国内EDA(电子设计自动化)软件市场份额的稳步增长,都显示出中国半导体生态系统正在变得愈发强健。
这种全产业链的协同进步,比单一技术的突破更具威慑力。
当然,我们也要清醒地认识到,从原型机成功到大规模商业化应用,中间还有很长的一段路要走。
设备的一致性、良率以及与现有产线工艺的磨合,都需要时间和大量的数据积累。
但无论如何,地基已经夯实。
随着越来越多的国产设备进入一线晶圆厂验证,中国半导体产业正在经历一场从“能不能造”到“好不好用”的质变。
POWER-750H的成功,不仅是一次技术的胜利,更是一种信号:在全球半导体供应链重构的浪潮中,中国不再甘于做一个被动的跟随者,而是正在努力成为一个拥有话语权的玩家。
网友看法
1、网友勇者蜻蜓Rx:为国家科技进步骄傲
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