攻坚“小光刻机”！惠然微电子王志刚谈电子束量测装备的国产突围之路

半导体量测设备是芯片制造过程中的“眼睛”，贯穿光刻、刻蚀、沉积等全部核心工艺环节，直接决定晶圆良率水平与制程迭代速度。在量检测设备体系中，电子束关键尺寸量测设备（CD-SEM）又是先进制程晶圆良率控制的核心装备之一，也是目前国产化率第二低的半导体设备品类，仅次于光刻机，在业内有“小光刻机”之称，是我国半导体产业链自主可控进程中亟待突破的关键短板。

惠然微电子技术有限公司是国内专注于半导体量检测设备领域的创新企业，也是目前国内以攻克电子束核心技术为主营业务的公司，产品线全面覆盖关键尺寸量测设备CD-SEM、电子束缺陷检测设备EBI、科研用扫描电镜SEM、聚焦离子束FIB-SEM等，形成12英寸与6/8英寸多应用场景的软硬件产品矩阵，并率先将AI技术引入微观量测分析系统。近日，集微网专访了惠然微电子董事长王志刚博士，围绕电子束量测设备的产业痛点、国产化突破路径、AI技术落地、产品矩阵布局与产业协同等话题展开深入探讨。

惠然微电子董事长王志刚博士

CD-SEM国产化面临三重壁垒

在半导体制造的全流程中，量检测设备承担着“看得见、量得准”的重责。采访中王志刚用一个形象的比喻阐释了其中的关键性：“制造出来的图案、最终的器件性能，必须能够看得到、量得准，才能做到工艺管控。”否则一切无从谈起。

从技术实现方式上，量检测设备又可分为光学和电子束两条路线：光学量测的速度快，电子束量测的精度高，两者各有所长。但随着半导体制程持续微缩，量测精度需求也呈指数级上升，光学路线的物理极限正在逐渐显现。“当线宽从1000纳米缩小到100纳米时，原本可以允许10纳米的量测误差，就无法被容许了。这时量测精度往往会被提升到1纳米甚至亚纳米级别。”

在先进制程持续迭代演进的同时，3D NAND、3D DRAM、GAA环绕栅极架构、背面供电以及先进封装等新技术也在加速落地，而器件向高纵横比三维堆叠结构方向的发展，更对传统量检测手段提出全新挑战。这些因素的共同作用，就使得以CD‑SEM 为代表的电子束量检测技术，在先进工艺管控中的战略价值持续提升。

然而，CD-SEM恰恰是国产化率极低的关键设备品类。如果说光刻机是目前国产化率最低的半导体设备，那么第二低的就是量检测设备。量检测设备中难度最高的又是电子束技术方向。

王志刚将实现CD-SEM国产化的核心壁垒总结为三个层面：一是跨学科的技术集成。电子束量检测设备涉及电子光学、真空系统、精密机械、电气控制、软件算法、图像处理、材料科学等多个学科，是一个高度复杂的精密工业体系。二是经验与know-how的积累。“给你图纸你可能也造不出来”，这是一句挺扎心的话，但在一定程度上是事实。国际厂商在CD-SEM领域已经积累了超过40年的经验，从系统设计、工艺适配到调试技巧，形成了深厚的技术护城河，不是国产设备厂短短几年就能追平的。三是供应链壁垒。国产配套供应商在关键部件的性能、可靠性和寿命等方面仍需持续迭代打磨。

具体到产品层面，用户对CD-SEM的各项核心指标也有着极高的要求：分辨率要更高（看得更小），量测重复性要量得更准（量测重复性指标），产能要跑得更快（Throughput）。而且这三者之间又是相互制约的——量得更准往往需要更多时间，看得更细就可能需要牺牲生产效率，如何在三者之间找到最优平衡，是考核CD-SEM设备厂的核心竞争力所在。

惠然微的双线产品布局与商业落地

作为国内为数不多专注于电子束量检测的创新企业，惠然微已经在CD-SEM、EBI等量检测设备赛道深耕多年，并基于公司核心的电子束共性技术平台，形成了“半导体+泛半导体/科仪”的双线布局。

惠然半导体量检测产品矩阵

惠然科学仪器产品矩阵

在半导体主线上，惠然微CD-SEM“赋”系列覆盖12英寸与6/8英寸两大产品线：12英寸产品面向先进逻辑与存储制程；6/8英寸产品主打功率半导体、光电子及第三代半导体场景，兼容6英寸与8英寸晶圆。

根据王志刚的介绍，在产品策略上公司将同时推进晶圆CD-SEM和光掩模版CD-SEM两条产品路线：晶圆CD-SEM覆盖8英寸和12英寸两大应用场景，并持续向2x/1x先进工艺节点迭代；而光掩模版CD-SEM是惠然微实现产品差异化的亮点之一，该设备和晶圆设备的协同工作可实现光掩模版图形与晶圆图形的同点同算法的关键尺寸量测，实现掩模量测数据与晶圆量测数据的联动分析，以此完成光刻工艺性能评估，进而为晶圆厂光刻工艺管控提供行之有效的解决方案，助力攻克半导体国产化进程中的最关键“卡脖子”难题。

据记者了解，惠然微将在即将举办的第十四届半导体设备材料及核心部件展（CSEAC 2026）上发布多款重磅新品，其中就包括14纳米研发级和22纳米量产级12英寸晶圆CD-SEM eMILO-FW300、光掩模版关键尺寸量测设备Mask CD-SEM eMILO-FR7，以及AI-电子束量测技术平台RMS等。这些产品均已达到国内领先水平，可与国际同类产品对标，甚至部分产品属于国内首创。下一步，惠然微将力争实现国内首台光掩模版关键尺寸量测设备的产品化落地。

惠然赋系列CD-SEM eMILO-FW300

而在电子束缺陷检测设备（EBI）领域，公司还推出了“比”系列产品，其中涵盖eIB 3001（高分辨检测）与eIB 3101（高速检测）两款高精密机型。该系列设备可通过智能算法，快速检测晶圆刻蚀图形的电性缺陷与物理缺陷。公司还延伸布局聚焦离子束（FIB）设备，实现“量测+加工”一体化——FIB切割后可直接通过电子束完成量测验证，未来可实现全流程自动化。在泛半导体/科学仪器线，公司推出S6000-SEMI产业型热场发射扫描电镜，具备高性能、便携式、可移动特点，可覆盖器件量测、缺陷检测与电子束光刻等场景。

更重要的是，惠然微在CD-SEM等量检测设备的商业化进程中，已经迈出坚实的步伐。商业化落地一向是考核半导体设备技术成果转化成效与产业化价值的最关键指标，以CD-SEM为例，作为晶圆厂量产线的“上线设备”，无论是光刻工艺还是刻蚀工艺，都要在完成相应节点的工艺后进行量测流程，以检测工艺效果，确保产品的最终良率。因此，晶圆厂对于CD-SEM的上线测试乃至规模应用都会特别审慎。国产设备要想进入量产线，首先就要与产线上存量的国际巨头设备实现量测数据匹配（“标尺对齐”），此外还要保障长期运行的稳定性与数据的一致性，这对国产设备是极高的要求。

据了解，惠然微推出的多款量检测设备包括CD-SEM和芯片量测数据人工智能技术平台，已经在国内成熟制程工艺客户中实现量产线的导入并稳定运行；在先进制程工艺客户中也处于深度技术对接阶段。

AI 辅助释放电子束量测差异化优势

AI无疑是当前社会上的最大热点。惠然微率先探索AI与半导体设备的融合，实现AI对半导体工艺的优化，打造出公司的一大差异化优势。

根据王志刚的介绍，AI技术在量测设备中主要有三个方向的落地场景：一是研发辅助。在电子束设备的仿真设计环节，AI不仅可以辅助优化设计方案，显著提升研发效率，还能通过机器学习模型对电子光学系统进行参数优化，缩短从概念到原型的开发周期。二是工艺优化。 用户在产线上的工艺配方涉及庞大的参数群，传统调参方式效率有限。惠然微利用AI技术对这些参数进行智能处理，可以为客户提供更优的参数组合方案，提升工艺稳定性。

第三，也是AI在CD-SEM中最具价值的落地点，为图像增强。传统工况中，客户使用CD-SEM往往要在高分辨率和产能之间做取舍。扫描64帧图像的画质自然远远优于扫描1帧图像，但耗时也会高出很多倍，拖慢工艺流程。惠然微通过AI深度学习技术，基于1帧的扫描结果就可以生成接近64帧图像的画质水平，这无疑会大幅提高量测效率。根据估算，通过惠然微的AI辅助增强技术，有望将该工艺段的生产效率提升10倍以上。

除硬件产品外，惠然微还配套推出智能量测软件平台，并将AI技术与之相结合。新平台能够整合多台设备的数据，实现统一的良率管理，帮助客户挖掘存量设备的数据价值——即使产线上已经部署了其他厂商的机台，也能通过这一平台实现跨设备的数据打通与智能分析，为客户提供全栈式CD-SEM解决方案。

惠然AI-电子束量测技术平台

“四层”协同战略聚力破局设备国产化

实现高端半导体设备国产化是一项系统性工程，绝非单打独斗便可达成。企业在苦练内功，推进核心产品技术攻关、依托人工智能等前沿技术开展差异化创新探索的同时，更需打通产业链各环节，汇聚产业合力，进行整体的协同突围。在这方面，王志刚也有很深的思考，并将之融入公司的实际战略之中。

在王志刚看来，当前的半导体产业正在从“单点技术竞争”迈向“产业生态竞争”。对于身处追赶进程中的中国半导体产业而言，充分发挥产业链协同效应，尤为关键。

采访中，王志刚提出了在“四个层次”上进行产业协同的发展思路：第一层是实现与终端用户的产业协同。国产设备企业应以客户的价值需求为牵引，联合不同厂商共同推动整体解决方案的落地。第二层是与科研机构及高校的协同。围绕AI等前沿技术开展产学研合作，取得成果后又可将相应的成果转到企业的实际生产中进行验证和应用。第三层是与行业伙伴的协同。通过共同推动行业标准建立和人才培养，促进行业整体水平的提升。第四层是与上游供应链的协同。与国内供应商进行联合开发，以终端产线的真实应用场景定义部件指标，可以确保国产替代方案的切实可用。

只有通过这四个层次的共同协同发展，才能打通产业链上的各个堵点，让整个产业高效发展起来，企业也能在其中真正做大做强。

在上述四个层次中，供应链协同是落地难度最大，也最具战略意义的一环。在供应链国产化方面，惠然微的实践颇具代表性。面对客观存在的海外供应限制，惠然微并非简单提出替代需求，而是向国内供应商输出基于真实应用场景的技术指标，联合开展定向开发。开发完成后，先在自有设备上进行内部验证，再导入客户端进行应用验证，设备全部合格后，方可进入量产阶段。整个流程确保了产业协同的务实推进，让国产替代不是停留在概念与纸面上。值得关注的是，惠然微的技术能力并未止步于部件层面，还进一步向材料纵深延伸——从原材料选型到表面处理工艺，均已形成自主掌控能力，力求在底层技术上实现真正自主可控。

而这种以产业协同为抓手、共同推进半导体设备国产化的实践，将在即将举办的第十四届半导体设备材料及核心部件展（CSEAC 2026）上得到集中展现。惠然微将借本次展会平台，集中展出多款自研先进量检测设备创新成果，彰显全链条自主攻关实力。展会期间，惠然微还将与战略客户签约，进一步深化公司的产业生态布局，加速产品的商业化落地进程。上述举措，充分印证了“四层”产业协同发展思路的实践价值，也为国产半导体量检测装备产业化发展提供了有力参考。

结语

客观而言，国产CD-SEM与国际龙头之间仍然存在一定技术差距，行业整体尚处于追赶阶段。但正如王志刚所判断的，未来3-5年将是国内电子束量测领域的加速追赶期。惠然微将持续深耕核心技术自主研发，深度赋能科技自立自强，坚持非对称突破和差异化创新并举，力争在重点细分场景与关键技术方向形成自身核心竞争优势。惠然微电子的战略愿景十分清晰：致力于成为国内电子束量测领域的领军企业，推动国产半导体量测装备的自主可控；同时以设备需求带动上游供应链、基础加工产业向高端升级，实现产业上的整体突破。