摘要：离子注入机是半导体制造领域的核心工艺设备，其通过将特定种类离子以精确控制的能量和剂量注入半导体材料，实现对材料电学性能的精准调控。作为现代集成电路制造中不可或缺的标准设备，离子注入机在掺杂工艺环节发挥着关键作用，通过改变半导体材料的导电特性来构建晶体管等基础器件结构，为大规模集成电路的产业化生产提供了坚实的技术支撑。近年来，5G通信、人工智能、物联网等新兴技术的蓬勃发展带动全球半导体产业持续扩张，直接推动了离子注入机市场的快速增长。据统计，中国离子注入机市场规模已经从2016年的23.22亿元增长至2024年的141.93亿元，年复合增长率为25.39%。未来随着半导体产业持续升级和国产化进程加速，中国离子注入机行业将迎来更广阔的发展空间。

一、定义及分类

离子注入机是高压小型加速器中的一种，应用数量最多。它是由离子源得到所需要的离子，经过加速得到几百千电子伏能量的离子束流，用做半导体材料、大规模集成电路和器件的离子注入，还用于金属材料表面改性和制膜等。如今离子注入已是现代微电子工艺中必不可少的一项工艺技术，没有其他技术可以提供与离子注入相当的工艺控制和重复性。离子注入机与光刻机、刻蚀机和镀膜机并称为集成电路半导体装备四大核心设备，开发难度仅次于光刻机。常用的生产型离子注入机主要有三种类型：低能大束流离子注入机、高能离子注入机和中束流离子注入机。

二、行业政策

由于离子注入机在集成电路制造前道设备中的不可替代性和目前被美日龙头企业垄断的市场现状，我国在政策上对离子注入机重视程度较高，在多项政策中将离子注入机的研发列为战略发展目标。例如，2024年9月，工信部办公厅印发《工业重点行业领域设备更新和技术改造指南》，将“电子元器件关键部件成型设备：主要更新印刷机、光刻机、薄膜沉积设备、离子注入机、分选机等”列为重点方向。2024年11月，国家发展改革委印发《西部地区鼓励类产业目录（2025年本）》，将“甘肃省-绿色镀膜成套装备研发及制造，包括真空离子镀膜、磁控溅射镀膜、蒸镀膜离子注入、离子清洁等装备研发制造”列为西部地区新增鼓励类产业。

三、行业壁垒

1、技术壁垒

离子注入机作为半导体制造的核心设备，涉及等离子体物理、精密机械、自动控制等多学科交叉技术，技术复杂度极高。设备需要实现纳米级精度的离子束控制、超高真空环境维持以及稳定的剂量均匀性，对关键部件如离子源、质量分析器、加速系统的设计和制造要求极为严苛。目前，高能离子注入、超低温注入等先进工艺技术仍被国际巨头垄断，国内企业在束流稳定性、工艺一致性等方面存在明显差距，技术突破需要长期积累和跨学科协同创新。

2、资金壁垒

离子注入机行业属于典型的重资产领域，设备研发和产线建设需要巨额资金投入。单台设备研发成本通常高达数千万美元，涉及高端材料采购、精密零部件加工以及复杂的系统集成。同时，半导体设备验证周期长，客户导入需要经过严格的工艺测试和量产验证，离子注入机企业必须持续投入维持现金流。高额的研发投入和漫长的回报周期形成了显著的行业门槛，新进入离子注入机行业的企业难以在短期内实现资金平衡。

3、研发周期壁垒

离子注入机从技术研发到商业化应用往往需要5年以上的长周期，包括原理验证、工程样机、客户测试等多个阶段。设备需要与晶圆厂实际工艺深度磨合，反复优化参数稳定性与可靠性。国际领先企业通过数十年技术迭代积累了丰富的工艺数据库，而后来者需要从头构建技术体系，面临更长的学习曲线。这种长周期特性使得离子注入机行业后发企业难以快速追赶，形成显著的先发优势壁垒。

四、产业链

1、行业产业链分析

离子注入机产业链上游为原材料及零部件，其中，原材料包括金属、陶瓷、高分子材料；零部件包括传动系统、光路系统、真空系统、扫描系统、高压电气系统等。产业链中游为离子注入机的设计和制造。产业链下游为应用领域，包括集成电路、IGBT、太阳能电池以及AMOLED面板制造。离子注入机产业链如下图所示：

离子注入机产业链

金属

江苏法尔胜股份有限公司

湖北福星科技股份有限公司

贵州钢绳股份有限公司

兴达国际控股有限公司

陶瓷

广东东鹏控股股份有限公司

广东天安新材料股份有限公司

蒙娜丽莎集团股份有限公司

山东国瓷功能材料股份有限公司

广东四通集团股份有限公司

惠达卫浴股份有限公司

帝欧家居集团股份有限公司

高分子材料

东莞宝建高分子材料有限公司

东莞市南炬高分子材料有限公司

山东东岳高分子材料有限公司

昆山科信高分子材料有限公司

传动系统

上海磁雷革传动系统有限公司

芜湖珅跃传动系统设备有限公司

上海布拓传动系统设备有限公司

南京越博动力系统股份有限公司

上游

2、行业领先企业分析

（1）上海万业企业股份有限公司

上海万业企业股份有限公司主要经营两大核心业务：一方面是专注于集成电路核心装备的研发、生产、销售与技术服务，另一方面是存量房地产业务的销售与去化。公司旗下凯世通和嘉芯半导体主要从事集成电路核心装备业务。其中，公司旗下控股子公司凯世通作为国内离子注入机的设备领军者，研发量产的低能大束流离子注入机、高能离子注入机等系列产品。2024年，凯世通获得3家头部客户批量重复订单，并新增开拓2家新客户订单。截至2024年，凯世通的主要产品在客户销售方面取得显著成果：低能大束流离子注入机客户已突破11家；超低温离子注入机客户突破7家；高能离子注入机客户也突破2家。目前，凯世通已经形成了一系列具有自主知识产权的核心技术，先后量产了技术难度最高、市场需求最大的低能大束流离子注入机与高能离子注入机，并实现了12英寸晶圆厂产线应用国产化突破以及产业化推广。通过持续高强度地自主研发创新和技术迭代支持，凯世通已收获了多家重点客户的批量重复订单，覆盖逻辑、存储、功率、CIS四大应用领域。数据显示，2024年万业企业专用设备制造收入为2.41亿元。

（2）华海清科股份有限公司

华海清科股份有限公司作为一家拥有核心自主知识产权的高端半导体装备供应商，公司始终坚持以技术创新为企业发展的驱动力，并努力践行“装备+服务”的平台化发展战略，深耕集成电路制造上游产业链关键领域，大力发掘CMP装备、减薄装备、划切装备、边抛装备、离子注入装备、湿法装备、晶圆再生、耗材服务等集成电路领域的新机会，持续优化企业管理体系，强化产品质量与客户服务保障能力，努力提高产品市场表现及竞争能力。在离子注入装备领域，公司为积极落实“装备+服务”的平台化发展战略，丰富公司产品品类，实现对离子注入核心技术的吸收和转化，跨越式地完成新产品和新业务板块布局，公司完成对芯嵛公司的控股权收购。芯嵛公司主要从事集成电路离子注入机的研发、生产和销售，其核心技术团队通过不断地优化和技术迭代，所开发的新一代束流系统可以提高晶圆颗粒污染控制效果和晶圆的装载效率。目前芯嵛公司实现商业化的主要产品为低能大束流离子注入装备，已实现多台验收，并积极推进更多品类离子注入装备的开发验证。据统计，2024年华海清科半导体行业营业收入为34.06亿元，同比增长35.81%。

五、行业现状

离子注入机是半导体制造领域的核心工艺设备，其通过将特定种类离子以精确控制的能量和剂量注入半导体材料，实现对材料电学性能的精准调控。作为现代集成电路制造中不可或缺的标准设备，离子注入机在掺杂工艺环节发挥着关键作用，通过改变半导体材料的导电特性来构建晶体管等基础器件结构，为大规模集成电路的产业化生产提供了坚实的技术支撑。近年来，5G通信、人工智能、物联网等新兴技术的蓬勃发展带动全球半导体产业持续扩张，直接推动了离子注入机市场的快速增长。据统计，中国离子注入机市场规模已经从2016年的23.22亿元增长至2024年的141.93亿元，年复合增长率为25.39%。未来随着半导体产业持续升级和国产化进程加速，中国离子注入机行业将迎来更广阔的发展空间。

六、发展因素

1、有利因素

（1）半导体产业的持续扩张

随着人工智能、物联网、5G通信等新兴技术的快速发展，对高性能计算芯片、存储芯片、传感器芯片等半导体产品的需求不断增加。这促使半导体制造企业不断扩大生产规模、提升制程工艺，从而需要更多的离子注入机设备来满足生产需求。例如，先进的制程工艺如3纳米、5纳米及以下制程的芯片制造，对离子注入机的精度、均匀性和效率提出了更高的要求，推动离子注入机技术的不断升级和创新。全球半导体产业呈现出区域多元化发展的趋势，除了传统的半导体产业发达地区，亚洲、欧洲等地的一些国家和地区也在积极发展半导体产业，加大了对离子注入机等半导体设备的投资和采购，为离子注入机产业提供了更广阔的市场空间。

（2）产业政策的支持

政府将高端装备制造业作为战略性新兴产业予以重点支持，出台了一系列鼓励政策，包括财政补贴、税收优惠、科研项目支持等，为离子注入机产业的发展提供了良好的政策环境。与此同时，政府对半导体、光伏、纳米材料、生物医学等领域的支持，也将间接带动离子注入机产业的发展。例如，政府对半导体产业的投资和扶持，将促进半导体制造企业对离子注入机等设备的采购和使用。

（3）光伏产业的发展

在能源转型的大背景下，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源来源，得到了广泛地应用和推广。太阳能电池的生产过程中，离子注入技术可用于掺杂硅片，提高电池的转换效率和性能。随着光伏产业的快速发展，对离子注入机的需求也将持续增加，特别是在新型太阳能电池技术的研发和生产中，离子注入机将发挥重要作用。与此同时，中国政府纷纷出台支持光伏产业发展的政策，包括补贴、税收优惠、可再生能源配额等，这些政策有力地推动了光伏产业的发展，间接带动了离子注入机市场的增长。

2、不利因素

（1）技术门槛高

离子注入机包含五大结构：离子源、离子引入和质量分析器、加速管、扫描系统和工艺腔。其中仅离子源中就涵盖起弧室、气化喷嘴、电炉、气体导入室、DI冷却水入口、掺杂剂气体入口等。在半导体设备技术体系中，离子注入机的研发难度仅次于光刻机，其工艺验证周期长达2～3个月，需待芯片制造完成后通过电性测量方能评估注入质量。其中低能大束流离子注入机是技术门槛最高产品，主要是离子存在同性相斥的物理特性，需要处理极端能量和束流大这两者之间的矛盾。

（2）市场竞争激烈

离子注入机市场长期被应用材料、亚舍立等国际巨头垄断，头部企业凭借先发优势构建了完善的技术专利壁垒和客户粘性。新进入者面临严峻的市场挤压，不仅需要突破关键技术，还需克服客户对设备可靠性的信任障碍。半导体制造厂商通常与现有供应商保持长期合作关系，对更换设备持谨慎态度，导致新品牌的市场导入周期漫长。此外，国际巨头通过垂直整合形成产业链协同优势，进一步巩固市场地位，新进入离子注入机的企业难以在短期内建立竞争优势。

（3）设备成本较高

离子注入机作为半导体制造的关键设备，其高昂的成本构成了显著的市场门槛。设备研发需要投入大量资金用于精密部件制造和复杂系统集成，离子源、质量分析器等核心组件的加工精度要求极高，导致生产成本居高不下。同时，离子注入机运行维护成本昂贵，需要定期更换易损件并保持超高真空环境，对厂房设施和配套系统也有严格要求。工艺验证周期长且成本巨大，从设备安装调试到最终量产认证需要经历复杂的测试流程，期间产生的晶圆损耗进一步增加了使用成本。

七、竞争格局

全球离子注入机主要以应用材料（AMAT）、亚舍立（Acelis）、Intevac、日本Nissin、日本住友、日本真空、VARIAN（瓦里安）及SEN等国外厂商为主导，其中，日本Nissin是AMOLED离子注入机市场垄断厂家。国内离子注入机行业起步较晚，目前主要企业有华海清科、万业企业、中科信、电科装备、晋誉达、翔域半导体、思锐智能、季华恒一等。

八、发展趋势

未来，中国离子注入机行业将朝着高能量、高精度、高均匀度、低污染这四个方向发展。其中，在低污染方面，低污染离子注入技术是满足先进制程纯净度要求的必然选择。设备制造商正致力于减少金属污染、颗粒污染和交叉污染，通过改进材料选择、真空系统和部件设计来提升洁净度水平。无残留注入技术和低温处理工艺的发展，有效降低了器件损伤和杂质进入。