1、等离子体射频电源系统是半导体设备的电气类核心零部件
零部件是半导体设备制造的基石。半导体设备由数以万计的零部件组成，零部件的性能、质量和精度直接决定着设备的可靠性和稳定性，制程升级很大程度依赖于精密零部件的技术突破。半导体设备上游零部件品类众多，按照功能分，可分为电气类、机械类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、仪器仪表类、光学类和其他。其中，等离子体射频电源系统是半导体制造中极其关键的专用电源系统，是薄膜沉积设备、刻蚀设备等多种半导体工艺设备的核心零部件，技术难度高、国产化率极低。
等离子体射频电源系统本质是通过精密激发特种工艺气体，创造并维持高活性、高能量的等离子体，并利用等离子体的特殊性能实现薄膜沉积、刻蚀、离子注入、清洗去胶、键合等复杂半导体工艺（薄膜沉积、刻蚀与光刻并称为芯片制造三大关键工序）。等离子体射频电源系统的性能直接影响薄膜沉积、刻蚀等环节中等离子体的浓度、均匀性和稳定性等，对于薄膜沉积的厚度、密度、应力、速率，以及刻蚀的选择性、方向性、速率、质量等至关重要，进而影响晶圆制造工艺的能力、良率和效率，等离子体射频电源系统在半导体制造核心装备中占据着核心位置。
2、等离子体射频电源系统由国际头部厂商垄断，极少数国产厂商参与
等离子体射频电源系统市场呈现高度集中的竞争格局，主要以美国的 MKS和 AE 为主。
全球等离子体射频电源系统市场呈现高度垄断的竞争格局，主要以美国的两大巨头 MKS 和 AE 为主。目前，国产等离子体射频电源系统与 MKS、AE 等国际企业仍有一定差距，产品尚未进入国际半导体市场，主要用于国产半导体设备商。国内外主要企业如下：
MKS 成立于 1961 年，总部位于美国马萨诸塞州，是全球领先的等离子体射频电源系统供应商。MKS 主营业务系提供集前沿半导体制造、先进电子与特种工业三位一体的先进制造设备解决方案。在半导体领域，MKS 的产品矩阵丰富，覆盖半导体制造工艺中从反应气体控制与量测到硅片沉积、刻蚀、清洗等工艺链。2001 年收购 Emerson Electric 的 ENI 部门后，MKS 在等离子体射频电源及监控仪器上迅速抢占市场份额。2024 年，MKS 营业收入为 35.86 亿美元，中国大陆区域收入为 7.75 亿美元。
AEAE 成立于 1981 年，总部位于美国科罗拉多州，是全球领先的等离子体射频电源系统供应商。AE 主营业务系为工业、医疗、半导体、数据中心计算及电信与网络等领域的应用提供精密的电源、传感和控制解决方案。在半导体领域，AE 覆盖了刻蚀、沉积、腔体清洗、检测、注入和退火等工艺环节，其中等离子体电源解决方案包括等离子体射频电源、射频匹配网络、远程等离子体源等产品，在等离子体射频电源全球市占率连续多年领先。2024 年，AE 营业收入为 14.82亿美元，中国大陆区域收入为 1.10 亿美元。
霍廷格成立于 1922 年，总部位于德国弗莱堡，是半导体通用设备制造与激光设备供应商。1990 年，通快集团收购了霍廷格，并不断增加对功率电子设备的投入，以规模化其产品矩阵，其中重点发展直流/直流脉冲电源以及等离子体射频电源等。2023/24 财年，母公司通快集团营业收入为 51.73 亿欧元，中国大陆区域收入为 6.15 亿欧元。
DAIHEN 成立于 1919 年，总部位于日本大阪，是工业自动化、机器人、变压器、电力设备等领域的全球领先企业之一。DAIHEN 主要从事电力设备、焊接机、工业机器人、等离子体射频电源、电动汽车充电系统等的生产、制造和销售。2023 财年其营业收入为 1,885.71 亿日元，来自亚洲区域（除日本）的营业收入为 278.81 亿日元。
英杰电气成立于 1996 年，是专业的工业电源设计及制造企业，于 2020 年 2月 13 日在深交所创业板上市。公司主要专注于电力电子技术在工业各领域的应用，从事以功率控制电源、特种电源为代表的工业电源设备的研发、生产与销售以及新能源汽车充电桩/站的研发、生产和销售。目前，其电源产品主要应用于光伏、半导体、新能源汽车、钢铁冶金、玻璃玻纤、科研等行业。报告期内，英杰电气的主要收入来自于光伏及其他领域，半导体行业收入较少。
根据英杰电气的公开披露，半导体等电子材料领域收入主要为 MOCVD 设备上配套可变编程直流电源等产品。射频电源属于英杰电气工业电源中的一种特种电源，直至 2023 年第四季度才开始量产。2023 年 4 月，英杰电气投资设立子公司成都英杰晨晖科技有限公司，主要负责射频电源和中频溅射电源的业务；2024 年 3 月，中微公司投资入股成都英杰晨晖科技有限公司。
北方华创全资子公司北京北方华创微电子装备有限公司在 2020 年收购了北京北广科技股份有限公司射频应用技术相关资产。北京北广科技股份有限公司系前身建于 1950 年的北京广播器材厂，以射频技术和数字技术为核心，协同打造全频段、多功率、收发一体的系列智能无线电装备。
2024 年 3 月，北方华创公告拟以北京七星华创流量计有限公司为基础，打造集成电路装备零部件产业平台，后更名为华丞电子。该公司由北京七星华创流量计有限公司、北京七星华创集成电路装备有限公司及北方华创微电子装备有限公司射频业务单元整合而成的工业领域核心零部件及解决方案科技企业。主要产品包括流量测控、压力测控、气路系统、射频电源、匹配器、磁流体密封装置、传输系统、自动化装备等系列产品。
恒运昌成立于2013年3月19日，总部位于深圳市宝安区 ，是半导体设备核心零部件供应商，专注于等离子体射频电源系统的研发与生产。
主要从事等离子体射频电源系统、等离子体激发装置、等离子体直流电源、各种配件的研发、生产、销售及技术服务，并引进真空获得和流体控制等相关的核心零部件，围绕等离子体工艺提供核心零部件整体解决方案。
由于我国半导体制造行业起步较晚，目前国产等离子体射频电源系统相较于国际头部厂商的产品在电源波形、频率和功率，以及精准控制等离子体浓度、均匀度等方面存在差距，特别在阻抗的高速匹配、多频率电源、应用于先进刻蚀工艺的偏置裁剪波电源等产品上，国产射频电源发展滞后，具体如下：
①阻抗的高速匹配半导体生产工艺各步骤之间的转换可能导致功率、气体流量和压力迅速发生改变，并使等离子体阻抗急剧变化，这对等离子体射频电源系统频率调谐的灵活性和快速性提出了极高要求。一方面要求电源系统具有极快的数据处理能力；另一方面要求电源厂商具备完善的数据收集、处理和传输能力，能以构建数据库的方式为半导体设备商提供数据分析、预测及个性化定制服务。以 AE 为例，其等离子体射频电源和匹配网络采用全数字集成控制技术，能实现阻抗的快速匹配。而目前国产射频电源以模拟控制为主，响应较慢。
②多频率电源国外一线等离子体射频电源系统通常使用Source RF和Bias RF两个甚至多个电源，可相对独立控制等离子体密度和离子能量，可实现更高的刻蚀速率、更大的工艺自由度和更高的良率水平。我国等离子体射频电源种类较为单一，宽频带电源、高功率等离子体射频电源的比重不足 5%。
③应用于先进刻蚀工艺的偏置裁剪波电源在 10 纳米以下的工艺节点下，刻蚀工艺的偏置电源需要精准的控制离子能量密度分布，传统的射频多频叠加偏置电源很难达到理想的工艺效果，因为产生恒定的等离子体鞘层电场需要特殊的裁剪波形来抵消电荷在硅片表面累计的反向电场。偏置裁剪波电源是非对称的偏置波形发生器，基于等离子体的离子能量分布刻蚀工艺，能实现对晶圆表面电压的直接控制，可显著提高刻蚀选择性，以及在更少功率下实现更高的刻蚀率。我国尚无类似功能的产品。
目前，我国等离子体射频电源系统国产替代难度极高，通过等离子体工艺实现各种半导体复杂工艺的技术仍不成熟，目前国内只有恒运昌等极少数企业的等离子体射频电源系统产品达到与国外对标产品相同、近似的性能、功能指标。因此，在半导体制造工艺中，等离子体射频电源系统是我国半导体设备“卡脖子”的关键零部件之一，其国产化是实现我国半导体设备自主可控的必要条件。
3、等离子体射频电源系统技术壁垒
高、研发投入大、研发周期长、生产的“精确复制”要求极高等离子体射频电源系统具有技术壁垒高、研发投入大、研发周期长、生产的“精确复制”要求极高的特点。
技术壁垒。半导体设备核心零部件是半导体设备技术更迭和制程演进的重要承载，在半导体工艺和芯片结构日趋复杂的背景下，半导体设备商对核心零部件厂商的要求更为严苛，包括对产品的可靠性、稳定性和一致性及核心零部件厂商的研发能力、技术实力。
因此，半导体设备核心零部件行业的技术壁垒很高。等离子体射频电源系统作为薄膜沉积设备、刻蚀设备等半导体设备的核心零部件，技术要求极高，包括在纳米尺寸级别上精准控制等离子体的刻蚀过程、在纳秒时间级别上和复杂环境中精准且稳定的控制等离子体的变化。技术要求极高主要由于其直接关系到薄膜沉积、刻蚀等环节中等离子体的浓度、均匀性和稳定性等，进而影响晶圆制造工艺的能力、良率和效率。新进入者没有长时间的技术积累和经验沉淀，是无法达到这样的技术要求，更无法满足先进制程的需求。
等离子体射频电源系统的研发难度大，所需研发周期长、研发投入大。以AE 为例，其年报披露的 2022-2024 年累计研发费用高达 6.05 亿美元，从 2008年可用于 FinFET 工艺的第三代产品 Paramount 系列射频电源推出，到 2023 年可用于3D封装的第五代产品eVerest系列射频电源的推出，历时15年才研发完成。
MKS 年报披露其 2022-2024 年累计研发费用亦高达 8.00 亿美元。等离子体射频电源系统生产的一致性和稳定性要求极高，量产难度大。半导体设备及零部件行业具有“精确复制”的要求，以保障晶圆厂在产能快速扩张下的芯片品质，因此等离子体射频电源系统的量产必须确保高度稳定和可重复的生产工艺，且需经过精密的校准和严格的测试流程，以确保性能的一致性和长期稳定性。
客户及认证壁垒。半导体行业遵循“一代技术、一代工艺、一代设备”的产业规律，等离子体射频电源系统等核心部件需要得到半导体设备商及晶圆厂的双重验证，需要经历功能验证、上机验证、工艺验证、晶圆厂生产验证等多个验证环节，验证程序复杂、验证难度大、验证周期长。
由于半导体设备和产线结构的复杂性，各设备的良率、稳定性会对整个制造体系产生累积效应，设备零部件的瑕疵或问题可能引起巨额的潜在损失，因此半导体设备商及晶圆厂对于零部件的验证、验收有严苛的标准和流程，且在设备定型后，不会轻易更换机台上所使用的等离子体射频电源系统，以此满足半导体“精确复制”的管理模式。因此，半导体设备商及晶圆厂往往会选择长期合作的核心零部件供应商。
零部件供应商在与半导体设备商及晶圆厂长期合作过程中，形成了大量的技术及生产经验积累，并与客户建立长期、深入的合作关系。在产品迭代过程中，具有先发优势的零部件供应商，能深入理解客户需求以及产品改进和创新的方向，后入者因缺乏长期合作经验和关键技术很难得到认证机会和规模应用。
半导体设备商及晶圆厂为配合后入者的验证需要付出大量的人力、物力，且面临巨大的潜在风险。等离子体射频电源系统为半导体设备的核心零部件之一，与产品良率直接相关。等离子体射频电源系统要想达到高功率、高效率，其内部电路、结构和算法设计复杂，且下游客户在实际量产应用时，对于频率精度、响应时间、匹配精度、匹配时间有着更为严苛的要求，这需要等离子体射频电源系统供应商具有丰富的技术和经验积累，并配合客户长期、共同不断调试，且一旦产品确定后不会轻易更改。
半导体设备商为保证供应的稳定性和持续性，会选择与头部等离子体射频电源系统供应商长期合作。因此，半导体设备商与等离子体射频电源系统的供应商相互依存、粘性很强，新进入者很难切入。
运营管理壁垒。半导体级等离子体射频电源系统定制化程度较高，具有多品种、小批量等特点，应用动态计划排产模式，对主计划、预排产、排产等精细化管理，实现优先级别计划的动态切换，这需要销售、研发、采购、生产等各部门高效协调配合，对企业的运营管理能力提出了很高的要求。半导体设备产业具有工序复杂、环境多样、精准度高、容错率低等特点。为满足半导体行业“精确复制”的要求，设备一旦定型不得随意更换内部的零部件，这要求半导体零部件企业在元器件采购和供应链的稳定性等方面进行严格管控，才能保证产品的持续供应。因此，半导体零部件企业需要具有优秀的供应链管理能力，对新进入者形成了很高的壁垒。
4、等离子体射频电源系统行业发展趋势
（1）半导体工艺和芯片结构日趋复杂，对等离子体射频电源系统的技术要求显著提升
随着半导体制程的持续演进，薄膜沉积、刻蚀等半导体工艺的复杂度和精细度日益提高，对等离子体射频电源系统也在不断提出更高、更复杂的要求。经过几十年的演进，等离子体射频电源系统从早期的基于变压器和电子管的射频电源及固定匹配网络演变成开关模式电源和自动调谐匹配网络，实现可靠、稳定、高效的功率输送，并极大地减小了物理尺寸；其后，等离子体射频电源系统逐渐向数模混合控制、全数字控制发展，输出信号也从连续波信号拓展出了脉冲信号。
随着平面器件结构尺寸逐渐接近物理极限，半导体行业开始转向更为复杂的三维结构，等离子体射频电源系统已经成为支持芯片 3D 结构复杂化的核心技术。3D 存储器的层数持续增加、FinFET 持续缩小对于等离子体射频电源系统的技术要求显著提升。
如对于层数较高的3D NAND，其刻蚀需要达到70:1 的高深宽比，这要求等离子体中产生的活化离子能一直达到孔隙的底部，这需要等离子体射频电源系统通过产生多重射频和同步射频脉冲来控制离子能量和表面电荷，并且在微秒范围内精确测量、高速调谐射频功率。
（2）制程节点演进、芯片和工艺复杂度的提升将带动薄膜沉积和刻蚀等半导体设备用量大幅增加，配套等离子体射频电源系统的用量及价值占比也将持续提升
半导体制造对等离子体射频电源系统工艺要求的提升，有效地丰富了等离子体射频电源系统的工艺体系，为设备厂商提供较宽的工艺窗口，并提高了等离子体射频电源系统在半导体制造设备中的价值占比。半导体设备全球市场规模成长至近千亿美元，同时随着制程节点不断演进、芯片和工艺复杂度的提升，薄膜沉积设备和刻蚀设备等半导体设备的需求将持续上升。
等离子体射频电源系统作为薄膜沉积设备和刻蚀设备等半导体设备的核心零部件，其性能直接关系到薄膜沉积、刻蚀等环节中等离子体的浓度、均匀性和稳定性等，进而影响晶圆制造工艺的能力、良率和效率。薄膜沉积设备和刻蚀设备等单台设备中的等离子体射频电源系统的用量和价值占比随着半导体设备用量的增加也将呈整体提升态势。
（3）伴随中国大陆半导体市场的快速发展以及国产替代的整体趋势，国产等离子体射频电源系统将保持持续增长的发展态势
在当前复杂的国际地缘政治形势下，欧美等国对我国半导体产业的限制加剧，我国半导体产业的供应链安全面临严峻挑战，半导体设备厂商对于零部件自主可控的要求愈发紧迫。尤其是等离子体射频电源系统这类卡脖子严重的核心零部件，主要由美系两大巨头 MKS 和 AE 主导，根据弗若斯特沙利文统计，2023 年中国大陆半导体领域等离子体射频电源系统国产化率不足 7%。半导体设备厂商随时面临美系厂商断供的风险，对于这类国产供应商的导入更为急切。
在当前国产替代趋势下，以恒运昌为代表的极少数国产等离子体射频电源系统供应商经过多年的技术沉淀和产品迭代，逐渐取得半导体设备商和晶圆厂的产品和技术验证，并实现等离子体射频电源系统产品的国产替代和批量供货。伴随中国大陆半导体市场的快速发展以及国产替代的整体趋势，国产等离子体射频电源系统将保持持续增长的发展态势。
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