真空注入机

仪器信息网讯 为提高广大试验机用户的应用水平，并促进用专家、用户、厂商之间的相互交流，2012年5月16日，在CISILE 2012召开期间，由中国仪器仪表行业协会试验机分会与仪器信息网主办、北京材料分析测试服务联盟与我要测网协办的“第一届中国试验机技术论坛”在中国国际展览中心综合楼二楼204会议室成功举办。　　如下为北京航空航天大学材料科学与工程学院王春生教授所作报告的精彩内容：北京航空航天大学材料科学与工程学院王春生教授报告题目：离子注入对高温合金蠕变/疲劳性能的影响及寿命预测　　对于疲劳断裂与试验技术发展历程，王春生教授在报告中首先回顾到，19世纪40年代，由于火车轴在轴肩处常发生断裂，德国人Wohler通过车轴疲劳模拟试验提出了S-N曲线及疲劳极限概念；20世纪初，伴随着光学金相显微镜问世，科学家们对疲劳机理进行了更深入的研究；1920年，Griffich提出了著名的裂纹体脆断强度理论，为断裂力学新学科发展奠定了基础；20世纪50年代，英国两架喷气式客机“慧星”号坠毁事故使人们意识到，看上去静止的飞机结构一旦承受反复载荷作用就会发生疲劳破坏。　　随之，各种用于疲劳断裂测试的试验机新产品不断推出，如1987年，美国英斯特朗推出32位数字控制的电流伺服试验系统；1938年，瑞士首次推出频率范围在35-300Hz的高频疲劳试验机；20世纪90年代美国MTS推出了试验频率为1000Hz的电液伺服系统等。发展到今天，疲劳试验机的种类已日益繁多，如轴向拉压、弯曲、扭转、拉扭、单轴、双轴、多轴、低循环机械疲劳、低循环热疲劳等。　　此外，王春生教授还重点介绍了离子注入对高温合金蠕变/疲劳性能的影响及寿命预测，众所周知，航空发动机的涡轮盘、叶片等热端转动部件，长期在高温、高应力及环境介质条件下服役，这使得零件材料承受着蠕变/疲劳或蠕变/疲劳/环境的交互作用，即时间相关疲劳。　　对此，王春生教授采用金属蒸汽真空弧离子源(MEVVA )离子注入技术，将载能离子注入材料表面，引起材料表层成分和结构的改变，以提高材料的使用寿命。最后经试验验证得出，在650℃条件下，GH4169合金的CP型蠕变/疲劳寿命比PP型寿命损伤严重，寿命下降约70-80%，而经离子注入后的CP型蠕变/疲劳寿命仅下降20-30%；此外，采用SEP法预测GH4169合金650℃的疲劳及蠕变/疲劳寿命，可以得到满意的结果，其分散带B≤1.5，标准差S=0.08周。会议现场

2月15日，北京烁科中科信宣布本年度首台大束流离子注入机在国内某知名集成电路产线move in。离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备。北京烁科中科信称，本台设备是大束流离子注入机工程化最新成果的集中体现，在原有设备性能的基础上，优化了多项机台核心参数，综合WPH已实现与国际先进机台对标。据了解，北京烁科中科信电子装备有限公司成立于2019年6月17日，公司源于中国电科第48研究所，是国内唯一一家专注于集成电路领域离子注入机业务的高端装备供应商。公司产品聚焦集成电路主要应用领域，兼顾化合物半导体、材料加工制备等领域，形成中束流、大束流、高能机、定制机、化合物半导体等系列化离子注入机产品体系。2022年8月，北京烁科中科信第4台中束流离子注入机顺利于某集成电路产线Movein；同年9月，北京烁科中科信中束流离子注入机交付。

离子注入机由离子源、离子引入和质量分析器、加速管、扫描系统和工艺腔组成，可以根据实际需要省去次要部位。离子源是离子注入机的主要部位，作用是把需要注入的元素气态粒子电离成离子，决定要注入离子的种类和束流强度。离子源直流放电或高频放电产生的电子作为轰击粒子，当外来电子的能量高于原子的电离电位时，通过碰撞使元素发生电离。碰撞后除了原始电子外，还出现正电子和二次电子。正离子进入质量分析器选出需要的离子，再经过加速器获得较高能量，由四级透镜聚焦后进入靶室，进行离子注入。常用的生产型离子注入机主要有三种类型：低能大束流注入机、高能注入机和中束流注入机。离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。离子注入与常规热掺杂工艺相比可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，克服了常规工艺的限制，提高了电路的集成度、开启速度、成品率和寿命，降低了成本和功耗。离子注入机广泛用于掺杂工艺，可以满足浅结、低温和精确控制等要求，已成为集成电路制造工艺中必不可少的关键装备。2021年是“十四五”开局之年，中国政府也推出了一系列激励政策来鼓励半导体产业发展，明确了半导体产业在产业升级中的重要地位，同时全球自2020年爆发的“芯片荒”在全球范围内愈演愈烈，却迟迟得不到缓解，各行各业都受到了一定的影响，受此影响包括仪器产业、新能源产业等在内的诸多产业都面临产品涨价、缺货的危机。危中有机，全球半导体行业的巨震却是中国半导体产业的发展契机，各地开启了大量新建项目，促进了半导体设备的采购。通过分析海关离子注入机的进口情况，可以从一个侧面反映出中国离子注入机市场的一些情况，进而了解到中国半导体产业的一些情况。为了解2021年离子注入机的进出口情况，仪器信息网特别对2021年1-11月，离子注入机（商品编码：84862050）进出口数据进行了分析汇总，为大家了解中国目前离子注入机市场做一个参考。 2021年1-11月离子注入机进出口额变化（人民币/万元）2021年1-11月离子注入机进出口数据数量（台）质量（kg）金额（人民币/元）进口35864839755440473937出口138104242541028152021年1-11月，中国进口离子注入机总额约54亿元，总台数达358台，而出口离子注入机总金额仅5410万元，数量138台，可以看出，出口数量约为进口的1/3，而出口额仅为进口额的1%，相差悬殊。这表明，我们离子注入机产品进口依赖严重，特别是高端产品依赖进口，目前只能出口价格较低的低端产品，同时对高端产品需求强烈。离子注入机主要用于集成电路制造，这也表明，今年我国晶圆代工厂的建设热度不减，这也和如今的半导体投资热、芯片荒有关。2021年1-11月进口离子注入机贸易伙伴变化（人民币/万元）2021年1-11月进口离子注入机贸易伙伴分析从进口离子注入机的贸易伙伴分布可以看出，主要进口的贸易伙伴为美国，占比约68%，其次为日本。集成电路离子注入机的市场份额高度集中。美国应用材料公司（曾收购 Varian）、Axcelis 占全球大部分市场份额，其中美国应用材料公司占有 50%以上市场份额。国内离子注入机市场基本被应用材料、Axcelis 和日本Sumitomo 垄断。目前美国对中国半导体行业制裁不断，离子注入机已成为卡脖子技术，日本可能成为替代选项之一。那么这些离子注入机主要销往何处？通过对进口数据的注册地进行分析发现，安徽省的离子注入机进口额最高约10亿元，占比约18%。其次为上海市和北京市分列第二、第三。这些地区都是半导体产业发达地区，对半导体设备需求较大。国产IC离子注入机的发展处于起步阶段，离子注入机国产化依赖于万业企业（凯世通）和中科信，两家公司目前均有离子注入机台导入客户验证，有望弥补国内半导体设备行业的短板，与其他国产核心设备共同构建产业竞争优势。离子注入机已成为卡脖子技术，国产替代刻不容缓。