Mercado de materiales semiconductores: tamaño de la industria global, participación, tendencias, oportunidades y pronóstico segmentado por aplicación (fabricación, productos químicos de proceso, fotomáscaras, gases electrónicos, auxiliares de fotorresistencias, objetivos de pulverización catódica y silicio), por empaque (sustratos, marcos de conductores, paquetes de cerámica, alambre de unión, res

Descripción general del mercado

El mercado mundial de materiales semiconductores se valoró en USD 67,58 mil millones en 2022 y se prevé que proyecte un crecimiento sólido en el período de pronóstico con una CAGR del 5,72% hasta 2028. Los materiales semiconductores son sustancias que exhiben una propiedad única de conductividad que se encuentra entre la de los conductores (como los metales) y los aislantes (como los no metales). Estos materiales son un componente fundamental en la fabricación de dispositivos electrónicos y circuitos integrados (CI), comúnmente conocidos como chips de computadora o microchips. Desempeñan un papel fundamental al permitir el flujo controlado de corriente eléctrica dentro de los componentes electrónicos. El comportamiento de los materiales semiconductores se basa en su estructura atómica y la presencia de "band gaps" en sus niveles de energía. En un semiconductor, la banda de valencia (nivel de energía ocupado por los electrones en su estado fundamental) está separada de la banda de conducción (nivel de energía al que pueden moverse los electrones para volverse conductores). Esta brecha requiere que se conecte una fuente de energía externa, lo que permite que los electrones se muevan de la banda de valencia a la banda de conducción, conduciendo así la electricidad.

Impulsores clave del mercado

Debido a las nuevas innovaciones en materiales y fabricación, los semiconductores están dejando de lado los sustratos rígidos que se cortan o moldean en pequeños discos u obleas y se están orientando hacia plásticos y papeles más flexibles. Numerosos productos, incluidos diodos emisores de luz, células solares y transistores, se han vuelto viables gracias a la tendencia hacia sustratos cada vez más flexibles. Debido a esta nueva innovación en materiales y fabricación, se espera que el mercado mundial de materiales semiconductores registre una alta CAGR en el período de pronóstico. Nuevos descubrimientos en materiales y fabricación que impulsan el crecimiento del mercado.

También se prevé que la demanda de materiales semiconductores aumente a medida que gane fuerza la tendencia a la miniaturización de la industria de los semiconductores. Esto se debe a que la fabricación de circuitos integrados de nodos avanzados, la integración heterogénea y las arquitecturas de memoria 3D requieren más pasos de procesamiento, lo que conduce a un aumento en el consumo de materiales de fabricación y empaquetado de obleas. Por ejemplo, una empresa ubicada en el Reino Unido llamada Pragmatic Semiconductor Ltd. reveló en diciembre de 2022 que había recaudado 35 millones de dólares de inversores para crear un método novedoso para fabricar chips. La empresa posee una planta de fabricación de chips (también conocida como fab) donde se producen procesadores flexibles. En particular, el silicio no está presente en las CPU. Pragmatic y Arm Ltd. también presentaron el año anterior un procesador flexible llamado PlasticArm que utiliza transistores de óxido de metal integrados en un sustrato de plástico.

Además, STMicroelectronics y el proveedor francés de materiales semiconductores Soitec anunciaron en diciembre de 2022 que, en los siguientes 18 meses, habían alcanzado la siguiente etapa de su colaboración en sustratos de carburo de silicio (SiC), y que STMicroelectronics planeaba calificar la tecnología de sustrato de SiC de Soitec. El objetivo de esta colaboración era que STMicroelectronics utilizara la tecnología SmartSiC de Soitec para su próxima fabricación de sustratos de 200 mm, lo que respaldaría el negocio de fabricación de dispositivos y módulos de la empresa. Se prevé que pronto se pueda fabricar a gran escala. En la actualidad, se están produciendo cada vez más chips que mejoran la gestión energética de los coches eléctricos utilizando el material SiC. Se prevé que el mercado de materiales semiconductores en Europa aumente rápidamente durante el período proyectado debido al aumento de las inversiones en las últimas tecnologías.

Además, la búsqueda de nuevos semiconductores que se ajusten a los requisitos de los dispositivos fotovoltaicos ha sido impulsada por el deseo de células solares de bajo coste y alta eficacia. Para las aplicaciones a gran escala se deben tener en cuenta las cualidades económicas, ecológicas, químicas y eléctricas. Entre ellas se incluyen la abundancia de recursos, la facilidad de fabricación, especialmente con tecnologías de película fina, la estabilidad a largo plazo y la no toxicidad. Todos estos criterios los cumplen los dicalcogenuros de metales de transición (TMDC) MoS2 y WS2, que han atraído mucho interés recientemente. Además, el desarrollo en curso de dispositivos lógicos está impulsado actualmente por problemas de escalado PPAC (costo de área de rendimiento de potencia) e integración 3D, pero aún se requieren avances significativos en la fabricación de materiales de banda ancha para la mejora de las propiedades de transporte o para la mejor gestión térmica de los futuros dispositivos de potencia.

Aumento de la demanda de productos electrónicos de consumo

Los productos electrónicos de consumo representan una de las industrias de usuario final más importantes para el mercado. Como tal, la creciente demanda de productos electrónicos de consumo, impulsada en parte por la creciente adopción de Internet de las cosas (IoT), desbloquea nuevas oportunidades de crecimiento para el mercado.

Principales desafíos del mercado

Regulaciones ambientales y volatilidad económica

La industria de los semiconductores está altamente globalizada y depende de cadenas de suministro complejas. Cualquier interrupción en la cadena de suministro, como desastres naturales, tensiones geopolíticas o la pandemia de COVID-19, puede provocar escasez de materiales, mayores plazos de entrega y mayores costos. A medida que los procesos de fabricación de semiconductores se vuelven más avanzados, los materiales utilizados deben cumplir requisitos cada vez más estrictos. El desarrollo de materiales que puedan satisfacer estas demandas técnicas puede ser un desafío y requerir una importante investigación y desarrollo. La industria de los semiconductores es sensible a los costos y los fabricantes buscan constantemente formas de reducir los costos de producción. Esto puede presionar a los proveedores de materiales para que proporcionen materiales de alta calidad a precios competitivos. El proceso de fabricación de semiconductores a menudo implica el uso de materiales y productos químicos peligrosos. Las estrictas regulaciones ambientales y la necesidad de minimizar el impacto ambiental de la producción pueden crear desafíos tanto para los proveedores de materiales como para los fabricantes de semiconductores. El mercado de semiconductores está sujeto a ciclos económicos que pueden afectar la demanda. Durante las recesiones económicas, la demanda de dispositivos electrónicos puede disminuir, lo que afecta la demanda de materiales semiconductores.

Protección de la propiedad intelectual

El desarrollo de nuevos materiales requiere una inversión significativa en investigación y desarrollo. Proteger la propiedad intelectual y evitar la copia no autorizada o el uso de materiales patentados es un desafío constante. A medida que avanza la tecnología de semiconductores, existe un impulso constante hacia la miniaturización y el escalamiento. Esto requiere materiales que puedan mantener su rendimiento y confiabilidad a escalas más pequeñas, lo que puede ser un desafío técnico. La industria de semiconductores evoluciona rápidamente y con frecuencia surgen nuevas tecnologías y procesos. Los proveedores de materiales deben mantenerse a la vanguardia de estos cambios para proporcionar materiales que sean compatibles con los últimos métodos de fabricación. El mercado de materiales semiconductores es altamente competitivo y numerosas empresas compiten por la participación de mercado. Esta competencia puede generar presiones sobre los precios y la necesidad de una innovación constante. La fabricación de semiconductores implica procesos intrincados con tolerancias estrictas. Los materiales deben ser consistentes en calidad y rendimiento para garantizar el rendimiento de dispositivos semiconductores de alta calidad.

Tendencias clave del mercado

Soluciones de empaquetado avanzadas

Una de las tendencias más significativas en la industria de semiconductores es la búsqueda incesante de la miniaturización. A medida que los dispositivos se vuelven más pequeños y más potentes, los materiales semiconductores deben adaptarse para permitir la fabricación de estructuras intrincadas con dimensiones cada vez más reducidas. Esto ha llevado al desarrollo de nuevos materiales capaces de mantener su rendimiento a niveles de nanoescala. Las técnicas tradicionales de empaquetado de semiconductores están evolucionando para adaptarse a las demandas de nuevas tecnologías como 5G, Internet de las cosas (IoT) e inteligencia artificial (IA). Los métodos de empaquetado avanzados, como el apilamiento 3D y el empaquetado a nivel de oblea en abanico (FOWLP), son cada vez más frecuentes. Estas técnicas requieren materiales que ofrezcan una mejor gestión térmica, una mayor densidad de interconexión y una mayor fiabilidad. A medida que avanzan las tecnologías de semiconductores, los requisitos de los materiales se vuelven más complejos. Por ejemplo, se necesitan nuevos materiales para soportar la litografía ultravioleta extrema (EUV), un proceso de fabricación de vanguardia utilizado para producir chips más pequeños y potentes. Estos materiales deben presentar una absorción de luz, estabilidad térmica y durabilidad excepcionales.

Semiconductores de banda ancha

La eficiencia energética es una preocupación clave en la electrónica moderna. Los materiales semiconductores que pueden permitir el desarrollo de dispositivos energéticamente eficientes tienen una gran demanda. Esto incluye materiales utilizados en semiconductores de potencia, que desempeñan un papel crucial en los sistemas de energía renovable, vehículos eléctricos y otras aplicaciones de ahorro de energía. Los materiales de banda ancha, como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), están ganando importancia debido a sus propiedades eléctricas superiores en comparación con el silicio tradicional. Estos materiales son cruciales para aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia, incluida la electrónica de potencia y los sistemas de comunicación inalámbrica. La industria de los semiconductores se enfrenta a un escrutinio cada vez mayor en relación con su impacto ambiental. Los fabricantes están buscando materiales y procesos más sostenibles para reducir la huella de carbono de la industria y minimizar el uso de sustancias peligrosas. Esto ha llevado al desarrollo de materiales ecológicos e iniciativas de reciclaje.

Información segmentaria

Información de aplicaciones

El mercado de materiales semiconductores está dominado por el segmento de productos químicos de proceso en 2022.

Industria del usuario final

Se espera que la electrónica de consumo domine el mercado en el período de pronóstico. Uno de los avances científicos más importantes en el sector de la electrónica de consumo es el desarrollo de materiales semiconductores. El material es muy apreciado por su excelente movilidad de electrones, amplio rango de temperatura de funcionamiento y bajos requisitos de energía. La mayor parte de los dispositivos de consumo contienen semiconductores. Las piezas semiconductoras, incluidos los circuitos integrados, los diodos y los transistores, se utilizan en dispositivos como microondas, refrigeradores, computadoras, consolas de juegos y teléfonos móviles.

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Información regional

Desarrollos recientes

• En noviembre de 2021, un equipo de investigación de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) desarrolló un método para desarrollar una célula solar con nanocables semiconductores incorporados con una eficiencia de material ultraalta. La eficiencia de las células solares se elevó a aproximadamente un 40% al usar este producto en combinación con una célula a-Si, por lo que sería un aumento del doble con respecto a las células solares de Si disponibles actualmente.
• En marzo de 2022, Navitas Semiconductor anunció que su tecnología GaNFast había sido elegida para proporcionar una solución de carga rápida líder en el mercado para la serie de teléfonos inteligentes Realme GT Neo 3, que se presentó al mundo en el MWC 2022 en Barcelona en el mismo mes. El nuevo cargador de 150 W del GT Neo 3 se anuncia como el miembro más eficaz de la nueva clase de cargadores ultrarrápidos para teléfonos inteligentes que son posibles gracias a los circuitos integrados de alimentación GaNFast.
• En noviembre de 2022, para acelerar la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero del ecosistema, 60 empresas de toda la cadena de valor de los semiconductores en Europa unieron fuerzas con SEMI, la asociación industrial que presta servicios a la cadena de suministro mundial de fabricación y diseño de productos electrónicos.
• Merck y Mecaro Co. Ltd., un fabricante coreano que cotiza en bolsa de bloques calefactores y precursores de productos químicos para semiconductores, llegaron a un acuerdo vinculante en agosto de 2022 para la adquisición del departamento químico de la empresa. La adquisición estratégica es un componente del programa de crecimiento Level Up de Merck para su sector de negocios de electrónica, que apunta a inversiones de más de USD 3.22 mil millones en innovación y capacidades desde 2021 hasta 2025 y enfatiza cuatro prioridades clave que se refuerzan mutuamente, como la escala, la tecnología, la cartera y las capacidades.
• Para establecer una nueva empresa de fotomáscaras para semiconductores, Toppan Photomask Co., Ltd., la empresa firmó un contrato con la firma de capital privado japonesa Integral Corporation en abril de 2022. La empresa tiene como objetivo mejorar su competitividad en el mercado de fotomáscaras. Toppan es un conocido productor de fotomáscaras, con instalaciones en Asaka, Japón, Corbeil, Alemania y Dresde, Alemania. También tiene una importante participación de mercado en la industria de fotomáscaras comerciales.

Actores clave del mercado

• BASF SE.
• Indium Corporation.
• Intel Corporation.
• Hitachi Chemical Co. Ltd.
• KYOCERA Corporation
• Henkel AG & Empresa KGAA.
• Nichia Corporation
• Intel Corporation y UTAC Holdings Ltd
• International QuantumEpitaxy PLC