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射频电源为等离子体配套电源，广泛应用于半导体与泛半导体领域
射频电源主要由射频信号源、射频功率放大器及阻抗匹配器组成，属于可以产生固定频率正弦波、具有一定频率的高频交流电源，工作频率一般处于2MHz至60MHz之间。其本质是等离子体配套电源，在低压或常压下产生等离子体，并利用等离子体不同的化学性能，广泛应用于半导体工艺设备（PVD、PECVD、刻蚀、离子注入、清洗）、LED、光伏、医疗等领域。
以ICP刻蚀机台为例，ICP放电系统通常使用两个射频功率源
第一个是source RF，射频功率源驱动线圈，一般外置且由介质窗口与等离子体隔离开。射频电流流过线圈时会在线圈附近的等离子体中产生一个衰减距离为几厘米的扰动波，其扰动可在等离子体中感应出射频电流，将电磁场能量传递给电子，即驱动线圈的射频功率控制等离子体密度。第二个是bias RF，射频功率源加在基板上，产生的直流偏压可将离子吸引至晶圆上，作为偏压电源可以独立控制等离子体密度和离子轰击基板的能量。两个RF电源搭配可以实现更高的蚀刻速率、更大的工艺窗口，提高良率水平。
核心技术难点在于参数稳定性、控制精度与阻抗匹配
射频电源主要技术难点在于电源波形、频率和功率等参数稳定性的提升，以及在腔体中激发出的等离子体浓度、均匀度及相应的控制精度，稳定性与控制精度对于薄膜沉积厚度、密度、应力、速率，以及深孔刻蚀质量至关重要。此外，半导体制程微缩化发展，3D IC 时代芯片制造工艺设备的电源系统面临复杂工艺过程中功率输送的一致性与准确性问题，各工艺步骤间的功率水平、气体流量、压力变化不一，致使等离子体阻抗急剧变化，因此，射频电源系统的功率传输与阻抗匹配的创新必须与工艺创新保持同步。阻抗匹配器将射频信号源与负载阻抗匹配，从而保证从射频源输出的功率均可被等离子体负载全部吸收，即得到最大的输出功率。
射频电源为半导体设备核心零部件，全球市场规模达数十亿美元
据芯谋研究统计，2020年我国晶圆厂商采购的射频发生器金额占所有采购零部件产品的10%，仅次于石英件（11%）。据拓荆科技公告，2018年至2021年一季度，射频系统及等离子体源占拓荆科技核心原材料采购额比重一直保持在25%以上，主要采购自美国，但国产化率有所提升，2018/2019/2020/2021Q1美国占比分别为100%/98.62%/90.95%/87.85%，中国占比分别为0%/1.38%/8.68%/11.71%。据恒州诚思YH，2022年全球射频电源市场销售额预计达26.43亿美元，同比增长20.04%，其预测2028年该规模将达到50.62亿美元，2022-2028年CAGR达11.44%。
全球射频电源市场供应主要集中于美、日、德等国外厂商，国产化率低
半导体射频电源主要由美、日、德企业垄断，头部厂商主要为万机仪器MKS、先进能源AE、日本大阪变压器株式会社和XP Power等。据恒州诚思YH数据，生产层面，2021年全球前五大厂商射频电源市场份额占全球80.47%左右。受美日等国家先进制程设备与零部件封锁影响，国内半导体设备厂与零部件厂商加紧研发合作，推进成熟制程与先进制程领域的半导体零部件国产化替代。
风险提示：国产射频电源研发验证不及预期，科技封锁加剧，市场竞争加剧。
发布日期：2023-06-05
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