在半導體制造車間里,一臺臺精密設備正在安靜運行。晶圓表面刻蝕過程中,氣體流量控制的精度直接決定了芯片的良品率。長期以來,這一關鍵環(huán)節(jié)的質量流量控制器(MFC)幾乎依賴進口,成為我國制造業(yè)的“卡脖子”難題。
隨著中美科技競爭加劇,半導體、新能源、生物醫(yī)藥等戰(zhàn)略產業(yè)對核心零部件的自主可控需求日益迫切。以陜西易度智能為代表的中國科技企業(yè)通過十年磨一劍的技術攻堅,在層流壓差式MFC領域實現重大突破。
國產替代的緊迫現狀
質量流量控制器(MFC)作為精密測控流體的核心部件,在半導體制造、新能源、生物醫(yī)藥等領域扮演著重要的角色。尤其是在芯片生產的300多項關鍵工藝中,超過70%的工藝環(huán)節(jié)需要精確的微流量控制。
2023年,我國半導體用MFC市場規(guī)模已超過20億元,但國產化率卻極低,市場幾乎被美國、日本等壟斷。這些進口設備不僅價格高昂,而且售后服務響應周期長,嚴重制約了國內制造業(yè)的發(fā)展。
在中美貿易摩擦不斷加劇的背景下,國務院將MFC列為重點攻關的核心部件。加速實現MFC國產替代,已成為保障產業(yè)鏈安全和提升制造能力的戰(zhàn)略任務。
國產替代的驅動力量
政策扶持與供應鏈本土化趨勢形成強大推動力。國家“十四五”規(guī)劃明確將儀器儀表作為重點發(fā)展領域,各地政府也紛紛設立專項基金支持MFC技術研發(fā)和產業(yè)化。
市場需求的變化同樣不可忽視。隨著碳中和目標推進,氫能儲運、燃料電池測試、碳捕集等新能源領域對MFC的需求激增,為國內企業(yè)創(chuàng)造了增量市場機會。在這些新興領域,國內外企業(yè)基本處于同一起跑線。
國內企業(yè)憑借本地化服務優(yōu)勢逐漸贏得市場認可。相比進口品牌,國產MFC廠商能夠提供更快速的技術支持與維護,成本也更低。在產線停機的緊急情況下,國內工程師甚至能在24小時內到達現場解決問題,而進口品牌通常需要數周響應時間。
技術突破
在這一領域,陜西易度智能科技有限公司成為技術突圍企業(yè)。該公司由80后科研人員組成的團隊自2011年起堅持自主創(chuàng)新,選擇技術難度更高的層流壓差式技術路線,經過7年潛心研發(fā),終于在2017年推出國產層流質量流量計。
易度的層流壓差式MFC實現了三大技術突破:響應速度達到1ms級別,遠超傳統(tǒng)熱式流量計的秒級響應;測量精度高達±0.5%;多氣體兼容性方面,無需轉換系數即可實現任意比例混合氣體切換。
2025年,易度推出新一代EC系列產品,支持PROFINET通訊協議,滿足工業(yè)自動化與物聯網需求。該系列產品內置壓力與溫度傳感器,實現動態(tài)補償,大幅提升了復雜工況下的穩(wěn)定性。
層流壓差技術的核心優(yōu)勢
易度智能選擇的層流壓差技術路線具有顯著性能優(yōu)勢。該技術基于哈根-泊肅葉定律,通過測量層流狀態(tài)下的壓差變化來計算流量,具有響應速度極快、測量精度高、測試重復性好、壓損小等特點。
在半導體刻蝕等制造場景中,工藝氣體流量控制的精度要求已提升至±0.5%。傳統(tǒng)熱式MFC難以滿足這一要求。
易度產品內置70多種氣體參數,支持任意比例混合氣體的精確測量和控制,解決了半導體制造中工藝氣體頻繁切換的痛點。其EC系列產品采用316L不銹鋼流道,增強了抗腐蝕能力,特別適用于Cl?、H?S等腐蝕性介質環(huán)境。
挑戰(zhàn)與未來機遇
盡管取得重大突破,國產MFC仍面臨諸多挑戰(zhàn)。核心傳感器與算法尚未自主可控,部分元件仍需進口。材料科學與微電子技術領域的積累不足,制約了產品性能的進一步提升。
國際競爭壓力持續(xù)存在。美國某MFC企業(yè)憑借數十年技術積累,仍在市場占據主導地位。國內企業(yè)需要通過差異化技術路線,如易度專注的層流壓差技術,才能實現彎道超車。
未來機遇同樣廣闊。據預測,到2030年半導體領域MFC國產化率將超過40%。新能源革命帶來巨大增量空間,氫能產業(yè)鏈中的電解槽制氫、燃料電池測試、儲運等環(huán)節(jié)都將創(chuàng)造新的市場需求。
國產替代的戰(zhàn)略意義
MFC國產化突破的意義超越商業(yè)價值本身。它標志著中國在儀器儀表領域實現了從“仿制跟隨”到“自主創(chuàng)新”的戰(zhàn)略轉型。易度智能等企業(yè)通過十余年技術積累,摸索出一條“概念論證-關鍵技術驗證-原理樣機-產品”的完整創(chuàng)新路徑。
這些突破為芯片制造、航天發(fā)動機、生物制藥等戰(zhàn)略產業(yè)提供了自主可控的技術保障。在等離子體發(fā)動機等領域,對小于1ml/min的稀有氣體質量流量的精確測量,直接關系到國家重大科技項目的進展。
國產MFC的崛起還帶動了人才培育和產業(yè)鏈升級。以易度智能為例,其博士、碩士組成的核心研發(fā)團隊聯合國內頂尖學府專家,構建了產學研深度融合的創(chuàng)新生態(tài)。
在陜西易度智能的實驗室,新一代EC系列MFC正進行最后的穩(wěn)定性測試。這些內置70種氣體參數、響應速度達毫秒級的設備,即將裝船發(fā)往海外。曾幾何時,中國制造的精密儀器只能仰望國際其他廠商;如今,易度智能的層流壓差式MFC已通過歐洲CE認證,進入全球制造產業(yè)鏈。
隨著2030年半導體領域國產化率超40%的預測逐步成為現實,中國精密儀器儀表產業(yè)正迎來屬于自己的高光時刻。
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