射频电源的定义

在半导体设备领域，射频电源用于将气体进行电离形成等离子体，是半导体制造工序中薄膜沉积、刻蚀、离子注入、去胶、清洗等前道设备的核心零部件，直接决定晶圆制造工艺中腔体等离子体浓度、均匀度和稳定度 ，最终影响到晶圆刻蚀及薄膜沉积的质量。在光伏电池片产线的镀膜环节也有重要应用。

半导体制造设备中的射频电源

射频电源，在英文中又被称为RF Plasma Generators，而不是RF Generator，原因很简单，因为其主要应用就是激发等离子体（Plasma）。射频电源的应用不仅限于晶圆制造领域，还被广泛应用于 LED、光伏、 射频加热 、 医疗美容 、 等离子体消毒等领域。

MKS射频电源

用于半导体制造领域的射频电源，其工作频率一般处于2MHz 至 60MHz 之间，功率范围在300~10KW不等 。其中，400KHz、2MHz、6.78MHz、13.56MHz、27.12MHz、40MHz 和60MHz等频率为最常用频率，尤其是6.78MHz、13.56MHz、27.12MHz这个几个频点。

为什么呢？原因很简单，因为频谱资源是非常宝贵的不可再生资源，而这几个频点恰好是无需授权的开放频段，如果要使用其它频谱，是需要向工信部申请许可的，非常之贵！

什么是等离子体？

等离子体，是常见物理形态中，除固、液、气以外的第四种状态（当然还有所谓的以太、拟态、暗物质等等比较玄乎的概念不算）。生活中最常见的等离子体就是“火焰”和“闪电”。

火焰和闪电，这两种等离子体现象很好的说明了获取等离子的方式——“强热”或“强电磁场”！

自然界中四种常见的物理形态

前些年，被炒的很火的等离子电视（Plasma Display Panel），就是在两层超薄玻璃板之间注入混合气体，并在这些气体中施加电压，使得荧光粉通过气体放电发出光线来成像。虽然效果很棒超出LCD、CRT显示器很多，但是很快就被LED干掉了。

射频电源的原理与基本架构

射频电源的工作原理是在密闭的真空压力容器内，将射频信号施加在真空室的两个基板之间，在极板之间产生一个强电场，电离基板之间的气体生成离子，带电粒子被加速不断地碰撞气体分子产生级联效应，从而产生了等离子体。

射频电源结构示意图

射频电源主要由：AC-DC、DC-DC、DC-RF、PA和以及阻抗检测五个模块构成。

射频电源的核心技术

半导体制造领域中射频电源主要在于应对较大负载阻抗变化时，动态负载的匹配方面，包括功率精度、频率拼读、电源效率、响应速度等，此外还需具备系统调节功能，如调频、扫频 、调相、脉冲和电弧管理等 。其最终目的，是为了更好的控制腔体中所激发等离子体的浓度、均匀度。

薄膜沉积系统示意图

市场情况

晶圆制造零部件采购产品结构

从晶圆制造零部件采购产品结构来看，射频电源是晶圆制作价值占比第二的核心零部件，其价值占比仅次于石英制品。

全球射频电源市场

从全球射频电源市场规模来看，射频电源主要被美国MKS 、 AE 、日本的 Comdel、 DAIHEN和德国的TRUMPF Hüttinger等厂商垄断，建立起了比较高的行业技术壁垒，国产化率极低。当前国内具备射频电源模组设计生产能力的企业仅有三家：英杰电气、恒运昌以及北方微电子。

MKS的动态频率调谐技术

后记

由于国产化率极低，射频电源必将成为制约半导体行业本土化的一个阻碍，但它又不像光刻机那样不可逾越，个人认为是不可多得的发展机遇。