Рынок производства пластин — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по размеру (65 нм, 45 нм, 32 нм, 22 нм, 14 нм, 10 нм, 7 нм), по процессу изготовления (конечная стадия обработки линии, начальная стадия обработки линии), по конечному пользователю (производитель интегрированных устройств, литейный завод, память), по региону, по конкуренции, 2019–2029 г

Обзор рынка

Глобальный рынок изготовления пластин оценивался в 70,81 млрд долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период с CAGR 6,20% до 2029 года.

Изготовление пластин, также известное как производство пластин или обработка пластин, включает в себя множество этапов, направленных на преобразование сырых кремниевых пластин в функциональные полупроводниковые устройства. Процесс обычно начинается с подготовки кремниевых слитков, которые нарезаются на тонкие круглые диски, известные как пластины. Эти пластины подвергаются различным производственным процессам, включая фотолитографию, травление, легирование, осаждение и металлизацию, для создания сложных узоров и структур, которые формируют основу интегральных схем.

Ключевые движущие силы рынка

Технологические достижения в процессах производства полупроводников

Технологические достижения играют ключевую роль в стимулировании роста и инноваций на мировом рынке производства пластин. Производители полупроводников постоянно стремятся повысить производительность, энергоэффективность и плотность интеграции полупроводниковых устройств за счет совершенствования базовых процессов производства. Это неустанное стремление к технологическому совершенству привело к разработке все более сложных производственных технологий, таких как иммерсионная литография, литография в экстремальном ультрафиолетовом (EUV) диапазоне и многократное формирование шаблонов, что позволяет производить полупроводниковые приборы с меньшими размерами элементов и более высокой плотностью транзисторов.

Одним из основных факторов технологических достижений в производстве полупроводников является соблюдение отраслью закона Мура, который гласит, что количество транзисторов в интегральной схеме удваивается примерно каждые два года. Чтобы идти в ногу с законом Мура и удовлетворять растущие требования к более высокой производительности и расширенной функциональности полупроводниковых приборов, предприятия по изготовлению пластин вкладывают значительные средства в инициативы по исследованиям и разработкам (НИОКР), направленные на расширение границ технологии производства полупроводников.

Например, переход на передовые технологические узлы, такие как 7 нм, 5 нм и далее, позволяет изготавливать сверхмалые транзисторы с улучшенными эксплуатационными характеристиками, прокладывая путь для разработки микропроцессоров следующего поколения, микросхем памяти и систем на кристалле (SoC). Кроме того, интеграция новых материалов, таких как диэлектрики с высоким содержанием диэлектриков и полупроводниковые соединения III-V, еще больше повышает производительность и энергоэффективность устройств, стимулируя спрос на передовые технологии изготовления пластин.

Внедрение инновационных технологий упаковки, таких как 3D-интеграция и упаковка на уровне пластины с разветвлением (FOWLP), дополняет достижения в области изготовления пластин, обеспечивая более высокие уровни интеграции устройств и улучшенную производительность на уровне системы. Эти инновации в упаковке облегчают вертикальное размещение нескольких полупроводниковых кристаллов, уменьшая занимаемую площадь и улучшая целостность сигнала, а также позволяя интегрировать разнородные компоненты в один корпус.

Технологические достижения в процессах производства полупроводников служат основополагающим рыночным драйвером для мирового рынка изготовления пластин, подпитывая инновации, расширение мощностей и конкурентоспособность в полупроводниковой промышленности. Поскольку производители полупроводников продолжают раздвигать границы закона Мура и исследовать новые материалы и решения для упаковки, рынок изготовления пластин готов стать свидетелем устойчивого роста и эволюции, что будет способствовать разработке полупроводниковых устройств следующего поколения.

Спрос на передовые полупроводниковые устройства в новых приложениях

Растущий спрос на передовые полупроводниковые устройства в новых приложениях является ключевым рыночным драйвером, стимулирующим рост на мировом рынке изготовления пластин. Полупроводниковые технологии играют решающую роль в обеспечении широкого спектра инновационных продуктов и услуг в различных отраслях, включая искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение, автономные транспортные средства, Интернет вещей (IoT) и беспроводную связь 5G.

Новые приложения, такие как ИИ и машинное обучение, в значительной степени зависят от высокопроизводительных вычислительных решений, что требует разработки передовых полупроводниковых устройств, способных обрабатывать огромные объемы данных с беспрецедентной скоростью и эффективностью. Технологии изготовления пластин, которые позволяют производить высокоскоростные, энергоэффективные микропроцессоры, графические процессоры (GPU) и ускорители нейронных сетей, пользуются большим спросом для поддержки распространения приложений на основе ИИ в таких областях, как здравоохранение, финансы, автомобилестроение и бытовая электроника.

Появление автономных транспортных средств стимулирует спрос на сложные полупроводниковые решения, которые питают сложные массивы датчиков, процессоры и системы связи, необходимые для функциональности автономного вождения. Технологии изготовления пластин, способные поставлять высокопроизводительные, надежные полупроводниковые компоненты, такие как датчики LiDAR, радиолокационные модули и микроконтроллеры автомобильного класса, необходимы для обеспечения широкого внедрения технологии автономных транспортных средств.

В области IoT распространение подключенных устройств и интеллектуальных датчиков требует разработки маломощных, экономически эффективных полупроводниковых решений, способных соответствовать строгим требованиям приложений IoT. Технологии изготовления пластин, которые позволяют производить сверхмаломощные микроконтроллеры, микросхемы беспроводной связи и интерфейсы датчиков, играют важную роль в обеспечении бесшовной интеграции устройств IoT в различные среды, охватывающие умные дома, промышленную автоматизацию, здравоохранение и сельское хозяйство.

Развертывание беспроводных сетей 5G стимулирует спрос на передовые полупроводниковые устройства, которые поддерживают повышенную пропускную способность данных, низкую задержку и требования к надежности сети приложений с поддержкой 5G. Технологии изготовления пластин, которые позволяют производить интерфейсные модули RF, приемопередатчики mmWave и процессоры основной полосы частот, необходимы для развертывания инфраструктуры и устройств 5G, прокладывая путь для преобразующих приложений, таких как дополненная реальность (AR), виртуальная реальность (VR) и потоковая передача видео в реальном времени.

Спрос на передовые полупроводниковые устройства в новых приложениях, таких как ИИ, автономные транспортные средства, Интернет вещей и беспроводная связь 5G, служит существенным рыночным драйвером для мирового рынка изготовления пластин. Поскольку отрасли продолжают внедрять инновации и внедрять цифровую трансформацию, потребность в передовых полупроводниковых решениях будет продолжать стимулировать рост и инвестиции в технологии изготовления пластин, продвигая полупроводниковую промышленность в новую эру инноваций и возможностей.

Рост электронной промышленности и рынка бытовой электроники

Рост электронной промышленности и рынка бытовой электроники является фундаментальным рыночным драйвером, влияющим на спрос на услуги по изготовлению пластин во всем мире. Электронная промышленность охватывает широкий спектр секторов, включая телекоммуникации, вычисления, автомобилестроение, здравоохранение, аэрокосмическую промышленность и бытовую электронику, все из которых в значительной степени полагаются на полупроводниковые технологии для инноваций и функциональности продуктов.

Одним из основных факторов роста электронной промышленности является растущая цифровизация и связанность современного общества, обусловленная достижениями в области коммуникационных технологий, вычислительных возможностей и интеграции датчиков. Распространение смартфонов, планшетов, ноутбуков и носимых устройств подпитывает спрос на высокопроизводительные полупроводниковые решения, способные обеспечить повышенную вычислительную мощность, связь и энергоэффективность.

Автомобильная промышленность переживает сдвиг парадигмы в сторону электрификации, автономности и связи, что стимулирует спрос на полупроводниковые решения, которые питают электромобили (EV), усовершенствованные системы помощи водителю (ADAS), информационно-развлекательные системы для автомобилей (IVI) и коммуникационные платформы «автомобиль ко всему» (V2X). Технологии изготовления пластин, способные производить полупроводники автомобильного класса с высокой надежностью, долговечностью и функциями безопасности, необходимы для поддержки трансформации автомобильной промышленности и соответствия строгим требованиям транспортных средств следующего поколения.

В секторе здравоохранения распространение медицинских приборов, диагностического оборудования и решений для телемедицины стимулирует спрос на полупроводниковые решения, которые обеспечивают расширенные возможности визуализации, мониторинга пациентов и анализа данных. Технологии изготовления пластин, которые позволяют производить датчики изображений высокого разрешения, биодатчики и чипы обработки сигналов, необходимы для поддержки разработки инновационных медицинских приборов и улучшения результатов лечения пациентов.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность в значительной степени опирается на полупроводниковые технологии для критически важных приложений, таких как авионика, радиолокационные системы, навигационное оборудование и платформы спутниковой связи. Технологии изготовления пластин, которые обеспечивают высоконадежные, радиационно-стойкие полупроводники, способные выдерживать суровые условия эксплуатации, имеют важное значение для поддержки строгих требований аэрокосмического и оборонного секторов к производительности, надежности и долговечности.

Рост электронной промышленности и рынка потребительской электроники служит значительным рыночным драйвером для мирового рынка изготовления пластин, стимулируя спрос на передовые полупроводниковые решения в различных секторах. Поскольку отрасли продолжают внедрять инновации и разрабатывать продукты и услуги следующего поколения, потребность в передовых полупроводниковых технологиях будет продолжать стимулировать рост и инвестиции в технологии изготовления пластин, подпитывая расширение полупроводниковой промышленности и обеспечивая преобразующие достижения в технологиях и обществе.

Ключевые проблемы рынка

Стоимость и сложность передовых производственных технологий

Одной из основных проблем, с которой сталкивается мировой рынок изготовления пластин, является растущие стоимость и сложность, связанные с передовыми производственными технологиями. Поскольку производители полупроводников переходят на более мелкие технологические узлы (например, 7 нм, 5 нм и более) для удовлетворения потребностей в более высокой производительности и повышенной плотности интеграции, инвестиции, необходимые для капитального оборудования, материалов и инициатив НИОКР, значительно возрастают.

Разработка и внедрение передовых методов литографии, таких как литография в экстремальном ультрафиолете (EUV), влекут за собой существенные капитальные затраты и технологические знания, что создает барьеры для входа для более мелких игроков и развивающихся рынков. Кроме того, сложность передовых производственных процессов увеличивает риск дефектов, потерь выхода продукции и задержек производства, что еще больше усугубляет давление затрат и эксплуатационные проблемы для предприятий по изготовлению пластин.

Внедрение новых материалов (например, high-k диэлектриков, полупроводниковых соединений III-V) и технологий упаковки (например, 3D-интеграция, упаковка на уровне пластины с разветвлением) вносит дополнительные сложности и соображения по затратам в экосистему производства полупроводников. Производители полупроводников должны находить компромиссы между производительностью, стоимостью и временем выхода на рынок при выборе и внедрении передовых производственных технологий, уравновешивая потребность в инновациях с реалиями экономической жизнеспособности и операционной эффективности.

Решение проблемы стоимости и сложности передовых производственных технологий требует совместных усилий по всей цепочке создания стоимости в полупроводниковой промышленности, включая поставщиков оборудования, поставщиков материалов, литейные заводы и проектные дома. Совместные инициативы в области НИОКР, технологические партнерства и консорциумы могут способствовать обмену знаниями, объединению ресурсов и снижению рисков, позволяя производителям полупроводников преодолевать проблемы, связанные с развитием возможностей изготовления пластин, сохраняя при этом экономическую эффективность и конкурентоспособность на мировом рынке.

Технологические и нормативные барьеры для защиты интеллектуальной собственности

Еще одной значительной проблемой, с которой сталкивается мировой рынок изготовления пластин, является распространение технологических и нормативных барьеров для защиты интеллектуальной собственности (ИС). Производители полупроводников вкладывают значительные средства в инициативы НИОКР для разработки фирменных процессов, конструкций и технологий, которые отличают их продукцию и обеспечивают конкурентное преимущество на рынке.

Однако защита интеллектуальной собственности от несанкционированного доступа, нарушения и кражи представляет собой серьезные проблемы в эпоху глобализированных цепочек поставок, трансграничного сотрудничества и быстрой передачи технологий. Сложность процессов производства полупроводников в сочетании с взаимосвязанной природой экосистемы полупроводниковой промышленности все больше затрудняет защиту ценных активов интеллектуальной собственности от эксплуатации конкурентами, контрафактщиками и злоумышленниками.

Нормативные рамки, регулирующие права интеллектуальной собственности, значительно различаются в разных юрисдикциях, что создает юридические и нормативно-правовые проблемы для производителей полупроводников, работающих на нескольких рынках. Обеспечение соблюдения прав интеллектуальной собственности, включая патенты, товарные знаки и коммерческие тайны, требует надежных правовых стратегий, готовности к судебным разбирательствам и трансграничной координации для предотвращения нарушений и защиты инноваций.

Устранение технологических и нормативных барьеров для защиты интеллектуальной собственности требует многогранного подхода, сочетающего правовые, технологические и организационные меры. Производители полупроводников должны внедрять надежные протоколы кибербезопасности, средства контроля доступа и механизмы шифрования для защиты конфиденциальных активов интеллектуальной собственности от несанкционированного доступа и киберугроз.

Участие в упреждающих стратегиях управления интеллектуальной собственностью, таких как оптимизация портфеля патентов, лицензионные соглашения и протоколы передачи технологий, может помочь производителям полупроводников монетизировать свои активы интеллектуальной собственности, одновременно снижая риски нарушения и судебных разбирательств. Сотрудничество с отраслевыми ассоциациями, правительственными учреждениями и международными организациями также может способствовать разработке общих стандартов, передовых методов и механизмов обеспечения соблюдения для усиления защиты прав интеллектуальной собственности и продвижения инноваций на мировом рынке изготовления пластин.

Основные тенденции рынка

Внедрение передовых технологических узлов и производственных технологий

Одной из основных тенденций, определяющих развитие мирового рынка изготовления пластин, является широкое внедрение передовых технологических узлов и производственных технологий. Производители полупроводников постоянно расширяют границы закона Мура, переходя на более мелкие технологические узлы, такие как 7 нм, 5 нм и выше, чтобы удовлетворить растущие требования к более высокой производительности, повышенной плотности интеграции и энергоэффективности в полупроводниковых устройствах.

Миграция на усовершенствованные технологические узлы позволяет производителям полупроводников изготавливать транзисторы и межсоединения с меньшими размерами элементов, что позволяет интегрировать больше компонентов на одном кристалле полупроводника. Эта тенденция способствует разработке микропроцессоров следующего поколения, микросхем памяти и систем-на-кристалле (SoC) с повышенной вычислительной мощностью, сниженным энергопотреблением и улучшенной функциональностью.

Внедрение новых производственных технологий, таких как литография в экстремальном ультрафиолете (EUV), множественное формирование шаблонов и передовые методы упаковки, еще больше расширяет возможности и конкурентоспособность предприятий по производству пластин. В частности, EUV-литография позволяет производителям полупроводников достигать более мелких размеров элементов и более жестких допусков конструкции, прокладывая путь к разработке передовых полупроводниковых приборов с превосходной производительностью и технологичностью.

Интеграция новых материалов, таких как high-k диэлектрики, полупроводниковые соединения III-V и двумерные материалы, такие как графен и дихалькогениды переходных металлов, повышает производительность и функциональность устройств, позволяя производителям полупроводников удовлетворять требованиям нового рынка и требованиям приложений.

Внедрение передовых технологических узлов и производственных технологий обусловлено необходимостью сохранения технологического лидерства, ускорения времени выхода на рынок и использования новых возможностей в ключевых сегментах роста, таких как искусственный интеллект (ИИ), машинное обучение, автономные транспортные средства, Интернет вещей (IoT) и беспроводная связь 5G. Поскольку производители полупроводников продолжают инвестировать в инициативы НИОКР и расширение мощностей для поддержки разработки передовых полупроводниковых приборов, внедрение передовых технологических узлов и производственных технологий останется заметной тенденцией, формирующей мировой рынок изготовления пластин.

Появление гетерогенной интеграции и решений на системном уровне

Еще одной заметной тенденцией на мировом рынке изготовления пластин является появление гетерогенной интеграции и решений на системном уровне, обусловленное растущим спросом на сложные многофункциональные полупроводниковые приборы с интегрированными функциями и гетерогенными компонентами.

Традиционно полупроводниковые приборы изготавливались с использованием монолитного подхода, при котором все компоненты и схемы интегрировались на одном кристалле полупроводника с использованием однородного процесса. Однако с ростом сложности и разнообразия полупроводниковых приложений растет потребность в гетерогенных методах интеграции, которые позволяют интегрировать разнообразные компоненты, материалы и технологии в один полупроводниковый корпус или систему.

Гетерогенная интеграция позволяет производителям полупроводников объединять различные полупроводниковые материалы, такие как кремний, полупроводниковые соединения III-V и карбид кремния, чтобы использовать их уникальные свойства и функциональные возможности в одном устройстве. Более того, она позволяет интегрировать разнообразные компоненты, такие как процессоры, память, датчики и радиочастотные модули, в один полупроводниковый корпус, что позволяет разрабатывать высокоинтегрированные решения «система на кристалле» (SoC) с улучшенной производительностью, функциональностью и миниатюризацией.

Гетерогенная интеграция позволяет интегрировать передовые технологии упаковки, такие как 3D-интеграция, упаковка на уровне пластины с разветвлением (FOWLP) и решения «система в корпусе» (SiP), которые предлагают более высокий уровень интеграции, производительности и гибкости по сравнению с традиционными подходами к упаковке. Эти передовые методы корпусирования позволяют производителям полупроводников решать проблемы масштабирования закона Мура, такие как масштабирование межсоединений и рассеивание мощности, а также позволяют разрабатывать более компактные и энергоэффективные полупроводниковые устройства.

Появление гетерогенной интеграции и решений на системном уровне обусловлено необходимостью решения проблемы растущей сложности и разнообразия полупроводниковых приложений, включая искусственный интеллект, Интернет вещей, автомобильную электронику и телекоммуникации. Поскольку производители полупроводников продолжают инвестировать в инициативы НИОКР и разработку технологий для поддержки внедрения методов гетерогенной интеграции, тенденция к интегрированным многофункциональным полупроводниковым устройствам будет ускоряться, формируя будущее мирового рынка изготовления пластин.

Сегментарные данные

Статистика размеров

Сегмент рынка изготовления пластин 14 нм

Спрос на высокопроизводительные вычислительные решения является еще одним ключевым фактором, способствующим росту рынка изготовления пластин 14 нм. В сегодняшнюю цифровую эпоху растет потребность в более быстрых и мощных процессорах для поддержки широкого спектра приложений, включая искусственный интеллект, машинное обучение, аналитику данных, облачные вычисления и сети связи 5G. Эти передовые вычислительные технологии требуют полупроводниковых чипов с большей вычислительной мощностью и эффективностью, что обуславливает спрос на транзисторы меньшего размера и большее количество транзисторов, достижимое с помощью 14-нм процессов изготовления. Поскольку отрасли по всему миру продолжают внедрять цифровую трансформацию и внедрять более сложные технологии, ожидается, что спрос на 14-нм чипы резко возрастет, что еще больше стимулирует рост рынка.

Распространение полупроводниковых чипов в различных отраслях, включая бытовую электронику, автомобилестроение, здравоохранение, аэрокосмическую промышленность и телекоммуникации, подпитывает спрос на изготовление 14-нм пластин. Полупроводниковые чипы стали повсеместными в современном обществе, питая широкий спектр устройств и систем, необходимых для повседневной жизни и деловых операций. От смартфонов и планшетов до интеллектуальных приборов и автономных транспортных средств, полупроводниковые чипы играют решающую роль в обеспечении связи, автоматизации и интеллекта в различных приложениях. Поскольку эти отрасли продолжают внедрять инновации и разрабатывать новые продукты и услуги, спрос на передовые полупроводниковые чипы, изготовленные с использованием технологии изготовления 14 нм, готов расти экспоненциально.

.

Региональные данные

Азиатско-Тихоокеанский регион занимал самую большую долю рынка в 2023 году. Рынок изготовления пластин в Азиатско-Тихоокеанском регионе стимулируется конвергенцией факторов, которые подчеркивают ключевую роль региона в мировой полупроводниковой промышленности. Одним из основных драйверов является устойчивый рост сектора производства электроники в Азиатско-Тихоокеанском регионе, обусловленный растущим потребительским спросом на электронные устройства, распространением подключенных технологий и быстрой цифровой трансформацией в различных отраслях. Будучи крупнейшим в мире рынком потребительской электроники, Азиатско-Тихоокеанский регион является ключевым центром потребления полупроводниковых чипов, создавая существенный спрос на услуги по изготовлению пластин для удовлетворения производственных потребностей производителей электроники.

Азиатско-Тихоокеанский регион является домом для значительной части мировых мощностей по производству полупроводников, при этом такие страны, как Тайвань, Южная Корея, Китай и Япония, становятся основными игроками в производстве пластин. Эти страны вложили значительные средства в развитие передовых предприятий по производству полупроводников, используя самые современные технологии и опыт для производства чипов со все меньшими размерами элементов и более высокой производительностью. Присутствие ведущих литейных заводов полупроводников и производителей интегрированных устройств (IDM) в регионе дополнительно стимулирует рост рынка изготовления пластин, поскольку компании стремятся извлечь выгоду из производственных возможностей и эффективности цепочек поставок Азиатско-Тихоокеанского региона.

Азиатско-Тихоокеанский регион выигрывает от благоприятной государственной политики и инициатив, направленных на содействие росту и инновациям в полупроводниковой промышленности. Многие страны региона предлагают стимулы, такие как налоговые льготы, гранты и субсидии, для привлечения компаний-производителей полупроводников и поощрения инвестиций в предприятия по производству пластин. Эти правительственные инициативы создают благоприятную среду для производителей полупроводников, чтобы они могли установить или расширить свое присутствие в Азиатско-Тихоокеанском регионе, стимулируя рост рынка производства пластин.

Азиатско-Тихоокеанский регион является очагом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в полупроводниковой промышленности, где университеты, научно-исследовательские институты и технологические компании сотрудничают для стимулирования инноваций и разработки передовых технологий производства. Присутствие ведущих поставщиков полупроводникового оборудования и материалов в регионе еще больше способствует технологическому прогрессу в процессах изготовления пластин, позволяя компаниям оставаться на переднем крае производства полупроводников.

Последние разработки

• В августе 2023 года Nidec Instruments Corporation, дочерняя компания Nidec Corporation, представила свою новаторскую инновацию в технологии переноса полупроводниковых пластин. Серия SR7163 разработана для оборудования для термической обработки пакетного типа и аналогичного оборудования, требующего переноса нескольких подложек на этап с различным шагом щелей.

Ключевые игроки рынка

• Тайваньская компания по производству полупроводников Limited
• Samsung Electronics Co., Ltd.
• Intel Corporation
• GlobalFoundries Inc.
• United Microelectronics Corporation
• SK Hynix Inc.
• Micron Technology, Inc.
• Semiconductor Manufacturing International Corporation
• STMicroelectronics International NV
• NXP Semiconductors NV