在半導體制造工藝中，刻蝕、薄膜沉積、離子注入、清洗以及CMP（化學機械拋光）等核心工藝中，離不開對各類氣體流量的精密測量與精準控制。作為半導體設備氣路系統的核心零部件，質量流量控制器（Mass Flow Controller，簡稱MFC）承擔著這“硬核”支撐。據市場數據，2024年中國半導體行業MFC應用市場規模達12.3億元，同比增長9.82%；預計到2028年，全球MFC市場價值將攀升至33億美元，復合年增長率高達14.0%，而國內市場增速更有望達到20%～30%。
MFC的核心價值，源于其對半導體級嚴苛要求的全面響應。為滿足工藝需求，MFC必須具備高精度（±0.5%FS以上）、耐腐蝕、寬量程（覆蓋sccm至slm級）以及毫秒級的快速響應能力，并滿足半導體行業對流體純凈度和工藝穩定性的嚴苛要求。典型應用場景包括沉積、蝕刻、離子注入、清洗、CMP等設備，以及氣體供應系統和立式爐/臥式爐等。
▲ ACU10FD數字型質量流量控制器
MFC由高靈敏度測量傳感器、精密控制閥與流量計算器協同構成，實時檢測氣體瞬時質量流量，并通過閉環控制實現毫厘不差的調節。以ACU10FD、ACU20FD系列氣體質量流量控制器為例，該系列專門為半導體設備量身打造，突出表現為穩定性卓越、精度高、零漂極小和響應迅速。深刻理解半導體制程對顆粒及污染近乎苛刻的要求，該系列產品所有與氣體接觸的表面均采用全金屬材質，并經過嚴格的表面處理；從組裝到標定，全部工序均在潔凈環境中完成，從根本上杜絕了污染風險。此外，在工業現場的復雜電磁環境中，該系列產品展現出卓越的抗干擾能力，并全面支持數字、模擬電壓/電流信號以及MODBUS 485/232等多種通訊協議，賦予了設備極高的系統集成靈活性。
▲ ACU20FD數字型氣體質量流量控制器
MFC的精密控制依賴于測量傳感器、控制閥和流量計算器的高度協同。隨著半導體產業向更先進的制程節點邁進，MFC的技術壁壘也在不斷攀升。一方面，先進制程對氣體混合比例的精度要求近乎苛刻，微小的流量波動便可能導致刻蝕速率失控或薄膜厚度不均，進而引發整片晶圓報廢；另一方面，MFC還需應對高真空、高溫以及腐蝕性氣體等極端工藝環境，這對傳感器的長期穩定性和閥門的密封壽命提出了巨大挑戰。
然而，這一支撐著全球數千億美元半導體設備市場、自身規模達數十億美元的關鍵領域，長期以來面臨著較高的技術壁壘，也是我國半導體設備產業鏈中亟待補齊的短板。MFC/MFM作為精密制造的基礎元件，雖然不像光刻機那樣引人注目，但卻是半導體設備可靠性的關鍵保障。實現MFC的國產化替代，不僅是降低供應鏈成本、縮短交付周期的商業需求，更是保障國家半導體產業自主可控的重要突破。
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