等离子体是气体电离后产生的由相等的正负电子组成的气体状物质,是不同于固态、液态、气态的物质第四态。等离子体一方面可具有较高的能量与温度,可用于高温加热,如电弧加热;另一方面具有良好的导电性,可通过外部电场与磁场变化对等离子体的运动进行控制,完成沉积、刻蚀、清洗、表面处理等工艺,在半导体、光伏等精密制造行业应用广泛。
以等离子体增强化学气相沉积(PECVD)为例,等离子体经过加速后具有较高的动能,可破坏化学物质的化学键,使气相沉积以更快的速率或在更低温度下形成。用于高温加热的电弧等离子体电源需具有较高的功率与良好的控制能力,其市场空间随下游材料应用的发展而增长,以高纯石英坩埚为例,较高的熔点与纯度要求使得其熔化成形工艺需使用电弧等离子体电源,根据浙商证券研究所的报告显示,2022 年至 2025 年,石英坩埚的需求量将从 61 万个增长至138 万个。
用于精密制造工艺的等离子体工艺控制电源需具有高精度、高频率、高功率和高响应速度等特点,该等电源在软件设计、硬件设计和系统设计上具有较高的技术门槛与壁垒,市场份额主要由国外电源厂商占有,2022年美国 AE 在半导体设备领域的销售额达到了 9.31 亿美元。
目前,国内电源制造商逐步进行等离子体工艺控制电源的技术攻关,将首先应用于光伏电池制造领域。根据东吴证券研究所的报告,TOPCon 电池和 HJT 电池制造的工业控制电源的预计新增电池片电源市场规模分别为 21.7 亿元、22.2 亿元、25.6 亿元。
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