萬業(yè)企業(yè)旗下凱世通：不走尋常路，全面發(fā)力集成電路核心裝備

CMOS 工藝的發(fā)展極大推動了離子注入（Ion Implantation）工藝的發(fā)展，也可以說離子注入工藝的不斷成熟進一步改善了集成電路產(chǎn)品的質量，尤其是 CMOS 產(chǎn)品的性能，當線寬進入亞微米后，離子注入在整個集成電路制造前工序中更成了不可或缺的一個工藝流程。

離子注入執(zhí)行的是芯片前道制造核心摻雜（doping）工藝，就是將特定種類離子以指定參數(shù)（能量、劑量、角度等）注入至半導體材料中，從而改變半導體硅材料特性（如載流子濃度和導電類型）。

離子注入與傳統(tǒng)高溫擴散（Diffusion）工藝相比，離子注入具有良好的摻雜均勻性和可控性、摻雜元素的單一性，可對注入劑量、注入角度、注入深度、橫向擴散等方面進行精確的控制，而且很容易實現(xiàn)摻雜區(qū)域的圖形化，克服了傳統(tǒng)高溫摻雜工藝的限制，提高了電路的集成度、開啟速度、成品率和壽命，降低了成本和功耗。

在芯片生產(chǎn)過程中，需要進行多次離子注入，注入到芯片的不同位置、注入的次數(shù)對于不同芯片類型和工藝節(jié)點有所差異，隨著 CMOS 工藝的快速推進，離子注入次數(shù)也快速增加。例如 1970 年代處理一個的ｎ型金屬氧化物半導體（NMOS）可能只需 6～8 次注入，而現(xiàn)在對于 28nm 邏輯器件來說需要 40 次注入甚至更多。

而在實際制造過程中，對離子注入的要求也不盡相同，比如在結深（在注入時給予離子的能量）、劑量（注入時所需的雜質數(shù)量大?。⒕鶆蛐?、重復性等方面都有不同的需求，一般來說，離子注入的劑量取決于束流值和時間，注入深度取決于加速電場。為了滿足這些不同的需求，在不同的環(huán)節(jié)中需要采用不同加工能力的離子注入機，包括中束流（Medium Current）離子注入機、大束流（High Current）離子注入機、高能（High Energy）離子注入機。

隨著集成電路工藝技術的持續(xù)提升，由于器件的特征尺寸不斷縮小，需要更低能量的注入，以形成淺結或超淺結，低能大束流離子注入機日漸成為主流。低能大束流注入機的最低能量可以達到 0.2keV。

離子注入技術廣泛應用于集成電路、AMOLED、太陽能光伏、IGBT 等制造過程中，全球離子注入機市場約為 30 億美元，其中半導體約 26 美元。

集成電路用離子注入機行業(yè)存在較高競爭壁壘，行業(yè)集中度較高。整體而言，整個市場主要由美國廠商壟斷。應用材料（Applied Materials）、亞舍立（Axcelis）、中國臺灣漢辰科技（Advanced Ion Beam Technology，AIBT）合計占據(jù)全球 80%的市場。

近來來，為快速突破集成電路國產(chǎn)化瓶頸，國產(chǎn)離子注入機也受到國家政策的重點支持。2014 年，在《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》中，明確指出，要加強集成電路裝備、材料與工藝結合，研發(fā)光刻機、刻蝕機、離子注入機等關鍵設備，開發(fā)光刻膠、大尺寸硅片等關鍵材料，加強集成電路制造企業(yè)和裝備、材料企業(yè)的協(xié)作，加快產(chǎn)業(yè)化進程，增強產(chǎn)業(yè)配套能力；2017 年，發(fā)改委頒布的《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務指導目錄》（2016 版）中指出，集成電路設備主要包括 6 英寸 /8 英寸 /12 英寸集成電路生產(chǎn)線所用的光刻機、刻蝕機、離子注入機、退火設備、單晶生長設備、薄膜生長設備、化學機械拋光設備、封裝設備、測試設備等。集成電路離子注入機納入目錄范圍；2018 年，工信部發(fā)布的《首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄》，也將離子注入機列入。

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我國對離子注入機的性能指標要求

來源：工信部發(fā)布的《首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄》

在各項政策的推動下，我國離子注入機的研發(fā)也取得了重大進展。日前，北京市科學技術獎勵工作辦公室公示了 2019 年度北京市科學技術獎各評審委員會項目評審結果，“大束流離子注入機裝備及工藝研發(fā)”項目榮獲北京市科學技術進步一等獎，國內兩大離子注入機供應商萬業(yè)企業(yè)旗下凱世通、爍科中科信攜手參與研發(fā)。

說到凱世通，三年前在集成電路領域也是默默無名，直到 2018 年，大基金參股的萬業(yè)企業(yè)的收購，凱世通才得以進入視野。

作為離子注入機領域的國家隊，成立于 2009 年的凱世通是如何在眾多產(chǎn)業(yè)巨頭當中開拓自己的方寸之地，并得到業(yè)界的認可。芯思想研究院認為，新勢力企業(yè)，后發(fā)優(yōu)勢是機遇，站在巨人的肩膀上，從高起點開始，站得高看得遠，對于新技術、新思維，有更好的接納度。

凱世通從光伏領域起步，轉入 AMOLED 領域，積累技術和經(jīng)驗，再轉戰(zhàn)集成電路領域。2019 年，凱世通“高能離子注入機關鍵技術研究與樣機驗證”項目被正式列入上海市年度“科技創(chuàng)新行動計劃”集成電路領域立項項目清單；表彰其在集成電路裝備領域的戰(zhàn)略地位和代表意義入選了上海市科技小巨人工程；榮膺上海市政府頒發(fā)的“上海市科學技術獎”、浦東新區(qū)政府頒發(fā)的“上海市浦東新區(qū)科學技術獎”等諸多獎項；更喜人的成績是，低能大束流離子注入機遷機成功，順利進入驗證階段。

根據(jù)芯思想研究院的數(shù)據(jù)，在 12 英寸晶圓制造生產(chǎn)線布置中，每萬片約需 15 臺各類離子注入機，約占設備投資總額 6%。

根據(jù)芯思想研究院發(fā)布的中國內地晶圓制造線報告來看，中國 12 英寸晶圓制造產(chǎn)線新增數(shù)量多達十五條，帶來半導體設備投資新機遇。

首先是存儲產(chǎn)能擴張驅動。2020 年將是國產(chǎn)存儲芯片的關鍵一年。長鑫存儲的產(chǎn)品已經(jīng)在多個頭部企業(yè)通過驗證，今年月產(chǎn)能將要實現(xiàn)產(chǎn)能翻倍，有可望達到 5 萬片；長江存儲的 128 層 3D NAND 已經(jīng) 128 層 QLC 3D NAND 閃存（X2-6070）研發(fā)成功，并已在多家控制器廠商 SSD 等終端存儲產(chǎn)品上通過驗證，產(chǎn)能今年也有望達 5 萬片。據(jù)悉，凱世通已獲得國內存儲制造廠的設備采購訂單，設備送樣驗證在即。

邏輯制程產(chǎn)能擴張驅動。中芯國際在 2019 年三季度實現(xiàn) 14 納米量產(chǎn)，同時 12 納米已經(jīng)客戶導入；N+1 代工藝也要開始風險試產(chǎn)。按照規(guī)劃，今年將提升月產(chǎn)能至 1.5 萬片，未來將建成月產(chǎn)能 7 萬片先進生產(chǎn)線。華虹集團 14 納米工藝于 2020 年 1 月全線貫通，28 納米（28LP/28HK/28HKC+）均實現(xiàn)量產(chǎn)。

功率半導體產(chǎn)能擴張驅動。華虹無錫 12 英寸今年將擴產(chǎn)，士蘭微廈門 12 英寸工廠今年將投產(chǎn)，華潤微重慶 12 英寸項目將啟動，芯恩 8 英寸將投產(chǎn)，海芯、富芯項目已經(jīng)啟動。

MEMS 產(chǎn)線方面，2020 年賽萊克斯將有望投產(chǎn)，新的 8 英寸 MEMS 產(chǎn)線今年還將啟動兩條。

芯思想研究院認為，按照目前規(guī)劃，未來五年國內前道 FAB 將釋放 3000 億元以上的設備采購空間。半導體產(chǎn)業(yè)擁有非常豐富的下游應用，通常是“一代器件、一代設備、一代工藝”。下游應用往往是半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心驅動力，這就給國產(chǎn)企業(yè)開辟了發(fā)展空間。

凱世通的低能大束流離子注入機進入驗證階段，無疑為進入大生產(chǎn)線打開了一扇窗，必將加快公司進入更廣闊的主戰(zhàn)場的步伐。

除了注重離子注入機等一系列內生式高速成長，萬業(yè)企業(yè)還通過入股產(chǎn)業(yè)基金，助力國產(chǎn)半導體設備材料。在集成電路國產(chǎn)化的大背景下，萬業(yè)企業(yè)抓住裝備材料國產(chǎn)替代的機遇，以“外延并購+產(chǎn)業(yè)整合”雙輪驅動，“集成裝備+產(chǎn)業(yè)投資+產(chǎn)業(yè)園”三駕馬車并駕齊驅，積極布局集成電路裝備材料領域。

2017 年 7 月，萬業(yè)企業(yè) 10 億元認購首期上海半導體裝備材料產(chǎn)業(yè)基金 20%份額；2018 年 7 月，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金以 6.77 億元參股萬業(yè)企業(yè)，占公司 7%股權，成為萬業(yè)第三大股東；2018 年 12 月，萬業(yè)完成對離子注入機提供商凱世通的收購。

僅僅 18 個月的時間，萬業(yè)企業(yè)完成了從國家到地方（上海）的資源整合，加快產(chǎn)業(yè)整合進程。上海半導體裝備材料產(chǎn)業(yè)基金先后增資華卓精科（雙工件臺）御渡半導體（測試系統(tǒng)，2018 年 10 月）、飛凱材料（電子化學材料）、精測電子（量測設備，2019 年 12 月）、長川科技（測試系統(tǒng)和分選機）、紫光控股（SMT 裝備）等集成電路裝備材料核心項目，裝備材料平臺初具效應。