等离子体在半导体制造中的关键作用
等离子体因其独特的物理化学特性，广泛应用于薄膜沉积、刻蚀、离子注入、清洗去胶、键合等半导体核心工艺。此外，在光伏、显示面板和精密光学镀膜领域也发挥着重要作用。本期重点介绍等离子体射频电源系统。
等离子体射频电源系统概述
系统构成与基本原理
等离子体射频电源系统是半导体制造中的核心专用电源，主要由射频电源和匹配器两部分组成。
射频电源：AE（图源）
匹配器：英杰电气RMA系列（图源）
射频电源是一种可输出正弦波电压的工艺电源，工作频率通常为3KHz至300GHz，在半导体制造中多集中在2MHz至60MHz之间。
核心技术功能——产生高频电场
该系统通过高频电场将反应腔内的工艺气体电离，生成高活性、高能量的等离子体，用于实现薄膜沉积、刻蚀、离子注入等关键工艺。其中，薄膜沉积与刻蚀与光刻并列为芯片制造三大核心工序。
射频电源的性能影响
射频电源系统的性能直接影响等离子体的成分浓度、均匀性和稳定性，进而决定薄膜的厚度、密度、应力及沉积速率，以及刻蚀的选择性、方向性和质量。因此，该系统在半导体核心装备中具有关键地位。
射频电源的技术分类与发展趋势
根据功率放大器类型不同，射频电源可分为电子管射频电源和晶体管射频电源（即全固态射频电源）。随着技术进步，全固态射频电源因更高的可靠性与稳定性，已成为市场主流。
半导体设备中的具体应用
1. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD）
在低气压环境下，射频电源激发辉光放电，使工艺气体分解为电子、离子和活性基团，在晶圆表面形成固态薄膜。
2. 等离子刻蚀
射频电场将刻蚀气体电离为等离子体，提升反应活性，实现精确材料去除。
3. 离子注入
在高真空环境中，射频离子源激活气体分子产生带正电杂质离子，经加速后注入硅片晶格，改变材料电学特性。
射频电源市场规模与增长前景
全球市场
据弗若斯特沙利文数据，2023年全球等离子体射频电源系统市场规模达49.9亿美元，过去五年复合增长率12.2%。预计2024–2028年复合增速为9.4%，市场持续加速增长。
中国市场
2023年中国大陆市场规模达112.6亿元，五年复合增速16.9%。其中半导体领域占比最大，达58.4亿元；光伏与显示面板各约11亿元。预计2024–2028年复合增长率为11.2%。
中国半导体射频电源市场规模从2022年的6.52亿元增至2024年的8.55亿元，年复合增长率14.48%。预计2026年将达10.98亿元。
射频电源全球市场及主要厂商
国际垄断现状
全球市场主要由美国MKS和AE（Advanced Energy）两大企业主导，日德企业占据其余份额，国产化率极低。2023年，中国大陆半导体领域射频电源国产化率不足7%，属“卡脖子”严重环节。
数据来源：半导体研综
国际主要厂商
美国MKS
全球领先的射频电源供应商，产品覆盖半导体制造多个环节，2024年营收35.86亿美元。
美国AE（Advanced Energy Industries, Inc）
在等离子体射频电源领域长期保持全球市占率领先，提供精密电源、传感与控制解决方案。
德国霍廷格
隶属于通快集团，专注于直流/脉冲电源及射频电源研发。
日本DAIHEN
在工业自动化、机器人等领域具优势，同时生产等离子体射频电源产品。
国内代表企业
英杰电气
专业工业电源制造商，其射频电源于2023年第四季度量产，并获中微公司投资。
华丞电子
北方华创全资子公司，整合射频技术资源，打造集成电路装备零部件平台。
恒运昌
国产射频电源龙头企业，已突破海外垄断，进入IC前道设备供应链。2024年营收5.4亿元，净利润1.4亿元。
