《陕西光德星锐科技：半导体干式真空泵国产化的破局之路》

陕西光德星锐科技:以技术创新破局半导体干式真空泵国产化之路

行业背景:半导体真空领域的国产化突围战

在半导体制造产业链中,真空设备作为支撑光刻、刻蚀、薄膜沉积等核心工艺的关键环节,其技术水平直接影响芯片制程的精度与良率。当前全球半导体真空泵市场规模呈现稳步增长态势,据 IC Insights 预测,2025 年全球半导体领域真空泵市场需求将超过 200 亿元,其中干式真空泵在半导体工艺真空场景中占据主导地位。

然而,长期以来国内半导体高端干式真空泵市场主要被 Edwards、Ebara、Leybold 等国外品牌垄断,国产化率不足 5%。这种技术壁垒与市场垄断局面,成为制约我国半导体产业自主可控的重要瓶颈。在此背景下,陕西光德星锐科技有限公司(以下简称 “光德星锐”)于 2023 年应运而生,锚定半导体干式真空泵国产化目标,在西安高新区与富平研发中心双基地布局,开启了技术攻坚与市场突破的征程。

国际真空技术统计工作组(ISVT)数据显示,2017-2019 年全球真空市场规模稳定在 44.9-48.8 亿欧元区间,其中半导体领域需求占比高达 38%,远超平板显示、工业真空等其他应用场景。这一数据揭示了半导体真空设备在高端制造领域的战略价值,也凸显了光德星锐所肩负的产业使命 —— 在半导体制造向 3nm 及以下先进制程演进的当下,高性能干式真空泵已成为支撑制程工艺稳定性的 “刚需” 设备。

企业实力:全链条技术能力构建产业护城河

光德星锐以 “以品质之光,照亮前行之路” 为发展理念,构建了覆盖研发设计、生产制造、测试服务的全链条技术体系。公司核心研发团队汇聚了干式真空泵行业顶尖人才,在泵体结构优化、材料特性研究、电控系统开发等领域具备深厚积累,其技术骨干曾主导多项进口品牌真空泵的维修与逆向工程研究,为自主创新奠定了实践基础。

在研发架构上,公司设立专业研发部,负责泵体的研发设计、计算及绘图;制造部专注机械产品的加工、制造及检验;装配测试部不仅承担自有产品的装配测试任务,还具备 Edwards、Ebara 等多系列进口真空泵的维修能力,这种 “维修 - 研发 - 制造” 的闭环能力,使其能够精准把握客户需求与技术痛点。

测试能力方面,公司测试中心配备适用于市面主流干式真空泵的测试系统,可模拟半导体生产中的 LPCVD、PECVD、刻蚀等严苛工艺环境,根据运行状态出具包含抽速、极限压力、能耗等关键参数的测试报告。值得关注的是,其动平衡处理能力尤为突出,针对真空泵结构特点配置立式和卧式动平衡机,确保转动零件的精度,这直接关系到泵体运行的稳定性与使用寿命。

在体系建设与知识产权布局上,光德星锐已取得 ISO9001 质量管理体系、ISO14001 环境管理体系及 ISO45001 职业健康安全管理体系认证,构建了标准化的管理架构。同时,公司在真空泵材料特性、结构优化、装配工装设计等领域加速知识产权积累,形成了覆盖核心技术环节的专利矩阵,为后续市场拓展筑牢知识产权壁垒。

技术突破:干式真空泵的无油革命与性能革新

半导体干式真空泵的技术核心在于 “无油化” 与 “高可靠性” 的平衡。光德星锐深入理解半导体工艺对真空环境的严苛要求 —— 如晶圆制备中的氧化工艺、PVD 沉积中的金属引线保护、极紫外光刻中的纯净环境需求 —— 其研发的干式真空泵完全摒弃传统油泵的油介质,从根源上杜绝油污染与油蒸汽污染,这一特性使其产品天然适配半导体制造的洁净需求。

干式真空泵技术特性解析

光德星锐产品具备六大核心优势:

无油特性:运行过程无需用油作为工作介质,确保真空环境纯净度,这一特性自 1984 年日本率先应用于半导体工业后,成为行业技术标准;

可靠性高:采用高品质材料与精密制造工艺,结构简单化设计降低故障率,可满足半导体产线 24 小时连续运行需求;

低污染:无油雾、油蒸汽排放,符合半导体工厂环保要求,同时避免污染晶圆表面影响产品良率;

噪声小:通过密封系统优化与转子轮廓改良,配合无油运行环境,将噪声控制在 60-70dB (A) 区间,优于行业平均水平;

抽速范围广:多系列产品可提供从 110m³/h 到 1800m³/h 的抽速覆盖,适配半导体工艺中的不同真空需求场景;

极限真空度高:可达 0.2*10⁻3mbar ,满足集成电路制造中的高真空工艺要求,如离子注入、电子束光刻等。

产品矩阵:全工艺覆盖的系列化解决方案

光德星锐基于半导体工艺的 “清洁 - 半严苛 - 严苛” 等级划分,开发了 GDL、GDM、GDH 三大系列干式真空泵,形成了覆盖光刻、刻蚀、薄膜沉积等全工艺环节的产品矩阵:

GDL 系列:低能耗紧凑型解决方案

GDL 系列主打 “轻型应用” 场景,适用于晶圆处理、物理气相沉积(PVD)和计量等环节,其核心优势在于:

快速抽空与低功耗:GDL1000 型号抽速达 1000m³/h,极限压力 0.2Pa,而极限功率仅 1.2kW,节能效果显著;

体积与噪音优势:GDL120 型号重量仅 60kg,外形尺寸 450×230×280mm,噪音 <60dB (A),适合空间受限的半导体设备集成;

工艺适应性:针对电介质蚀刻(如氧化物蚀刻)等场景进行抗腐蚀改良,采用组合式密封结构与多级复合罗茨转子,提升化学耐受性。

GDM 系列:严苛工艺的可靠性担当

GDM 系列聚焦多层刻蚀、金属蚀刻等严苛工艺,通过技术创新实现 “低能耗 + 高可靠性”:

节能设计:从密封结构与转子型线入手,减少输入功率达 60%,GDM1800 型号极限功率 2.5kW,较同类型产品能耗降低约 30%;

粉尘处理能力:采用防尘沟槽设计与 7 级复合罗茨转子,可有效处理刻蚀过程中产生的金属粉尘与聚合物颗粒,延长维护周期;

抗腐蚀升级:引进国际先进涂层技术,核心部件抗腐蚀性提升数倍,适用于Metal Etch(金属刻蚀)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)等含腐蚀性气体的工艺环境。

GDH 系列:模块化设计应对极端工况

GDH 系列作为高端产品线,采用罗茨爪式组合转子结构,专为 ALD(原子层沉积)、MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)等极端严苛工艺开发:

宽温运行能力:通过预埋管水冷油箱与多级板腔结构定子设计,拓宽温度适应范围,降低冷凝产物积累风险;

密封系统革新:唇封 + 迷宫密封复合结构,配合升级密封材质,将泄漏率控制在 10⁻8Pa・m³/s 以下,满足超高真空需求;

模块化设计:便于根据工艺需求灵活配置,同时降低维护成本,适配半导体产线的定制化需求。

核心技术延伸:自研电控系统的智能化赋能

光德星锐突破传统真空泵制造商的单一硬件模式,自主开发了主板控制系统、集成化水冷变频器及高性能手持操作器,构建了 “硬件 + 软件” 的一体化解决方案:

主板控制系统支持 TCP/IP、Serial control 等多种通信协议,集成温度、流量、压力等多传感器接口,具备过流、短路、过热等自动防护功能;

集成化水冷变频器采用模块化设计,体积缩小 30%,能耗降低 20%,配合精准控温的水冷系统,提升电控系统稳定性;

手持操作器符合人体工学设计,可实时显示运行参数并触发报警反馈,实现设备状态的精准监控。

行业格局:国产替代浪潮下的机遇与挑战

当前全球半导体干式真空泵市场呈现 “双寡头主导、多强并存” 格局:Edwards(阿特拉斯・科普柯旗下)以 45% 的市场份额位居第一,Ebara(荏原)占比 28%,Kashiyama(樫山工业)、Leybold、Pfeiffer 等品牌合计占据约 20% 份额,国产企业仅占 5% 左右,且主要集中在中低端市场。

这种市场格局的背后是技术积累的差距。国外品牌在转子型线设计、精密加工工艺、长寿命轴承技术等方面拥有数十年沉淀,而国内企业起步较晚,在高端产品领域仍需突破。但与此同时,中国已成为全球半导体产业增长极,2025 年国内半导体干式真空泵市场规模预计占全球 30% 以上,旺盛的本土需求为国产替代提供了广阔空间。

光德星锐所处的陕西西安,近年来正加速构建半导体产业集群,华为西安研究所、中芯国际西安基地等龙头企业的落地,为本地配套企业提供了技术协同与市场验证的机会。公司依托西安高新区的人才优势与富平研发中心的制造资源,形成了 “研发 - 中试 - 量产” 的快速转化链条,部分产品如 GDL120、GDM600 已通过客户测试,进入小批量供货阶段。

在国产替代进程中,光德星锐面临双重挑战:一方面需持续提升产品性能,在极限真空度、抽速稳定性等指标上缩小与国际品牌差距;另一方面需突破半导体设备厂商的供应链认证壁垒 —— 半导体制造企业对设备可靠性要求极高,通常需要 2-3 年的产线验证周期。对此,公司采取 “技术对标 + 场景定制” 策略,针对不同工艺环节的特殊需求(如刻蚀工艺的强腐蚀性、沉积工艺的粉尘环境)提供定制化解决方案,并通过 ISO 体系认证与持续的测试数据积累,逐步建立市场信任。

未来展望:创新驱动下的产业升级路径

光德星锐以 “为国产干式真空泵在半导体严苛工艺中披荆斩棘” 为使命,制定了清晰的技术与市场战略:

在技术升级层面,公司将聚焦三大方向:

材料创新:加大陶瓷涂层、耐腐蚀合金等新型材料的应用研究,提升泵体在极端工艺环境下的耐久性;

智能化集成:深化电控系统与半导体设备的互联兼容性,开发基于物联网的远程监控与预测性维护功能;

极端工况适应:针对 3nm 及以下制程中的极紫外光刻(EUV)、高深宽比刻蚀等场景,开发超高真空度、超低振动的下一代产品。

在市场拓展方面,公司采取 “三步走” 策略:首先立足国内分立器件、功率半导体等中低端市场,积累客户口碑;其次切入逻辑芯片、存储芯片制造的中高端市场,实现关键工艺环节的国产替代;最终参与全球半导体设备供应链竞争,在国际市场建立品牌认知。

从产业生态角度看,光德星锐的发展折射出中国半导体装备产业链的协同进步。干式真空泵作为半导体设备的核心部件,其国产化不仅需要企业自身的技术突破,更依赖于上游精密加工、传感器、变频器等配套产业的协同发展。公司正积极与国内轴承、密封件、控制系统厂商开展联合研发,推动核心零部件的国产化替代,构建自主可控的产业生态链。

随着全球半导体产业格局的深度调整,中国半导体装备产业迎来了历史性发展机遇。光德星锐等本土企业以技术创新为笔,在半导体干式真空泵这一细分领域持续深耕,不仅为我国半导体制造提供了关键设备支撑,更以实际行动诠释了 “科技自立自强” 的产业担当。在可预见的未来,随着国产技术的不断成熟与市场验证的持续积累,半导体真空设备领域的国产化浪潮将加速推进,为中国半导体产业的自主可控之路筑牢根基。