Рынок полупроводниковых материалов — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по области применения (производство, технологические химикаты, фотошаблоны, электронные газы, вспомогательные материалы для фоторезистов, мишени для распыления и кремний), по упаковке (подложки, выводные рамки, керамические корпуса, соединительная проволока, инкапсуляционные смо

Обзор рынка

Глобальный рынок полупроводниковых материалов оценивается в 67,58 млрд долларов США в 2022 году и, как ожидается, будет прогнозировать устойчивый рост в прогнозируемый период с среднегодовым темпом роста 5,72% до 2028 года. Полупроводниковые материалы — это вещества, которые демонстрируют уникальное свойство проводимости, которое находится между свойствами проводников (например, металлов) и изоляторов (например, неметаллов). Эти материалы являются основным строительным блоком в производстве электронных устройств и интегральных схем (ИС), обычно известных как компьютерные чипы или микрочипы. Они играют ключевую роль в обеспечении контролируемого потока электрического тока внутри электронных компонентов. Поведение полупроводниковых материалов основано на их атомной структуре и наличии «запрещенных зон» на их энергетических уровнях. В полупроводнике валентная зона (энергетический уровень, занимаемый электронами в основном состоянии) отделена от зоны проводимости (энергетический уровень, на который электроны могут перейти, чтобы стать проводниками). Для преодоления этого разрыва требуется внешний источник энергии, позволяющий электронам перемещаться из валентной зоны в зону проводимости, тем самым проводя электричество.

Основные движущие силы рынка

Благодаря новым материалам и производственным инновациям полупроводники переходят от жестких подложек, которые разрезаются или формируются в крошечные диски или пластины, к более гибкому пластику и бумаге. Многочисленные продукты, включая светодиоды, солнечные элементы и транзисторы, стали осуществимыми благодаря тенденции к все более гибким подложкам. Благодаря этим новым материалам и производственным инновациям ожидается, что глобальный рынок полупроводниковых материалов зарегистрирует высокий среднегодовой темп роста в прогнозируемый период. Новые открытия в области материалов и производства Подпитывают рост рынка.

Ожидается, что спрос на полупроводниковые материалы также будет расти по мере того, как набирает обороты тенденция миниатюризации в полупроводниковой промышленности. Это связано с тем, что производство усовершенствованных узловых ИС, гетерогенной интеграции и архитектур 3D-памяти требует больше этапов обработки, что приводит к росту потребления материалов для изготовления пластин и упаковки. Например, расположенная в Великобритании фирма Pragmatic Semiconductor Ltd. в декабре 2022 года сообщила, что она собрала 35 миллионов долларов США от инвесторов для создания нового метода производства чипов. Компания владеет заводом по производству чипов (также известным как фабрика), где производятся гибкие процессоры. В частности, в ЦП нет кремния. Гибкий процессор PlasticArm, использующий металлооксидные транзисторы, интегрированные на пластиковой подложке, был также представлен Pragmatic и Arm Ltd. годом ранее.

Кроме того, в декабре 2022 года STMicroelectronics и французский поставщик полупроводниковых материалов Soitec объявили, что в течение следующих 18 месяцев они достигли следующего этапа своего сотрудничества по подложкам из карбида кремния (SiC), при этом STMicroelectronics планирует квалифицировать технологию подложек SiC от Soitec. Целью этого сотрудничества было использование STMicroelectronics технологии SmartSiC от Soitec для их предстоящего производства подложек диаметром 200 мм, что поддержит бизнес компании по производству устройств и модулей. Скоро ожидается масштабное производство. В настоящее время все больше и больше чипов, улучшающих управление питанием электромобилей, производятся с использованием материала SiC. Ожидается, что рынок полупроводниковых материалов в Европе будет быстро расти в течение прогнозируемого периода из-за роста инвестиций в новейшие технологии.

Кроме того, поиск новых полупроводников, которые соответствуют требованиям фотоэлектрических устройств, был вызван желанием получить недорогие, высокоэффективные солнечные элементы. Экономические, экологические, химические и электрические качества должны быть приняты во внимание для крупномасштабных приложений. К ним относятся обильные ресурсы, простота производства, особенно с использованием тонкопленочных технологий, долговременная стабильность и нетоксичность. Всем этим критериям удовлетворяют дихалькогениды переходных металлов (TMDC) MoS2 и WS2, которые в последнее время привлекли большой интерес. Более того, текущая разработка логических устройств в настоящее время обусловлена масштабированием PPAC (Power Performance Area Cost) и проблемами 3D-интеграции, но по-прежнему необходимы значительные достижения в изготовлении материалов с широкой запрещенной зоной для улучшения транспортных свойств или улучшенного теплового управления будущими силовыми устройствами.

Растущий спрос на бытовую электронику

Бытовая электроника представляет собой одну из самых значимых отраслей конечного пользователя для рынка. Таким образом, растущий спрос на бытовую электронику, отчасти обусловленный растущим принятием Интернета вещей (IoT), открывает новые возможности роста для рынка.

Основные проблемы рынка

Экологические нормы и экономическая волатильность

Полупроводниковая промышленность сильно глобализирована и зависит от сложных цепочек поставок. Любые сбои в цепочке поставок, такие как стихийные бедствия, геополитическая напряженность или пандемия COVID-19, могут привести к нехватке материалов, увеличению сроков выполнения заказов и более высоким затратам. По мере того как процессы производства полупроводников становятся все более совершенными, используемые материалы должны соответствовать все более строгим требованиям. Разработка материалов, которые могут соответствовать этим техническим требованиям, может быть сложной задачей и требовать значительных исследований и разработок. Полупроводниковая промышленность чувствительна к затратам, и производители постоянно ищут способы снижения производственных затрат. Это может оказать давление на поставщиков материалов, заставляя их предоставлять высококачественные материалы по конкурентоспособным ценам. Процесс производства полупроводников часто включает использование опасных материалов и химикатов. Строгие экологические нормы и необходимость минимизировать воздействие производства на окружающую среду могут создавать проблемы как для поставщиков материалов, так и для производителей полупроводников. Рынок полупроводников подвержен экономическим циклам, которые могут влиять на спрос. Во время экономических спадов спрос на электронные устройства может снижаться, влияя на спрос на полупроводниковые материалы.

Защита интеллектуальной собственности

Разработка новых материалов требует значительных инвестиций в исследования и разработки. Защита интеллектуальной собственности и предотвращение несанкционированного копирования или использования запатентованных материалов является постоянной проблемой. По мере развития полупроводниковых технологий наблюдается постоянная тенденция к миниатюризации и масштабированию. Для этого требуются материалы, которые могут сохранять свою производительность и надежность в меньших масштабах, что может быть технически сложным. Полупроводниковая промышленность быстро развивается, часто появляются новые технологии и процессы. Поставщики материалов должны опережать эти изменения, чтобы поставлять материалы, совместимые с новейшими методами производства. Рынок полупроводниковых материалов является высококонкурентным, и многочисленные компании соревнуются за долю рынка. Эта конкуренция может привести к ценовому давлению и необходимости постоянных инноваций. Производство полупроводников включает в себя сложные процессы с жесткими допусками. Материалы должны быть стабильными по качеству и производительности, чтобы гарантировать выпуск высококачественных полупроводниковых устройств.

Основные тенденции рынка

Продвинутые решения для упаковки

Одной из самых значительных тенденций в полупроводниковой промышленности является неустанное стремление к миниатюризации. По мере того, как устройства становятся меньше и мощнее, полупроводниковые материалы должны адаптироваться, чтобы обеспечить производство сложных структур с постоянно уменьшающимися размерами. Это привело к разработке новых материалов, способных поддерживать свою производительность на наноуровне. Традиционные методы упаковки полупроводников развиваются, чтобы соответствовать требованиям новых технологий, таких как 5G, Интернет вещей (IoT) и искусственный интеллект (AI). Расширенные методы упаковки, такие как 3D-укладка и упаковка на уровне пластины с разветвлением (FOWLP), становятся все более распространенными. Эти методы требуют материалов, которые обеспечивают улучшенное тепловое управление, более высокую плотность межсоединений и повышенную надежность. По мере развития полупроводниковых технологий требования к материалам становятся все более сложными. Например, необходимы новые материалы для поддержки литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV) — передового производственного процесса, используемого для производства более мелких и мощных чипов. Эти материалы должны обладать исключительным поглощением света, термической стабильностью и долговечностью.

Широкозонные полупроводники

Энергоэффективность является ключевой проблемой в современной электронике. Полупроводниковые материалы, которые могут позволить разработку энергоэффективных устройств, пользуются большим спросом. Сюда входят материалы, используемые в силовых полупроводниках, которые играют решающую роль в системах возобновляемой энергии, электромобилях и других энергосберегающих приложениях. Широкозонные материалы, такие как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), приобретают известность благодаря своим превосходным электрическим свойствам по сравнению с традиционным кремнием. Эти материалы имеют решающее значение для высокомощных и высокочастотных приложений, включая силовую электронику и системы беспроводной связи. Полупроводниковая промышленность сталкивается с растущим вниманием в отношении ее воздействия на окружающую среду. Производители ищут более устойчивые материалы и процессы, чтобы сократить углеродный след отрасли и минимизировать использование опасных веществ. Это привело к разработке экологически чистых материалов и инициатив по переработке.

Сегментарные данные

Прикладные данные

Рынок полупроводниковых материалов в 2022 году будет доминировать в сегменте технологических химикатов.

Отрасль конечного пользователя

Ожидается, что в прогнозируемый период на рынке будет доминировать бытовая электроника. Одним из самых значительных научных достижений в секторе бытовой электроники является разработка полупроводниковых материалов. Этот материал пользуется популярностью из-за его превосходной подвижности электронов, широкого диапазона рабочих температур и низких требований к энергии. Большая часть потребительских гаджетов содержит полупроводники. Полупроводниковые детали, включая интегральные схемы, диоды и транзисторы, используются в таких устройствах, как микроволновые печи, холодильники, компьютеры, игровые консоли и мобильные

телефоны.

Загрузить бесплатный пример отчета

Региональные данные

Последние разработки

• В ноябре 2021 года исследовательская группа Норвежского университета науки и технологий (NTNU) разработала метод разработки солнечного элемента со встроенной полупроводниковой нанопроволокой и сверхвысокой эффективностью материала. Эффективность солнечных элементов была повышена примерно до 40% за счет использования этого продукта в сочетании с ячейкой a-Si, что является двукратным увеличением по сравнению с имеющимися в настоящее время солнечными элементами Si.
• В марте 2022 года компания Navitas Semiconductor объявила, что ее технология GaNFast была выбрана в качестве ведущего на рынке решения для быстрой зарядки для серии смартфонов Realme GT Neo 3, которая была представлена миру на выставке MWC 2022 в Барселоне в том же месяце. Новое зарядное устройство GT Neo 3 мощностью 150 Вт рекламируется как самое эффективное устройство нового класса сверхбыстрых зарядных устройств для смартфонов, созданных на базе микросхем GaNFast.
• В ноябре 2022 года для ускорения сокращения выбросов парниковых газов в экосистеме 60 компаний из всей цепочки создания стоимости полупроводников в Европе объединили усилия с SEMI, отраслевой ассоциацией, обслуживающей глобальную цепочку поставок в сфере производства и проектирования электроники.
• Merckand Mecaro Co. Ltd., публичный корейский производитель нагревательных блоков и прекурсоров химикатов для полупроводников, в августе 2022 года заключила обязывающее соглашение о приобретении химического подразделения компании. Стратегическое приобретение является частью программы роста Level Up компании Merck для ее электронного бизнеса, направленной на инвестиции в размере более 3,22 млрд долларов США в инновации и возможности в период с 2021 по 2025 год, и подчеркивает четыре взаимодополняющих ключевых приоритета, таких как масштаб, технология, портфель и возможности.
• Чтобы создать новую компанию по производству полупроводниковых фотошаблонов, Toppan Photomask Co., Ltd., компания подписала контракт с японской частной инвестиционной компанией IntegralCorporation в апреле 2022 года. Целью бизнеса является повышение ее конкурентоспособности на рынке фотошаблонов. Toppan — известный производитель фотошаблонов с производственными мощностями в Асаке (Япония), Корбее (Германия) и Дрездене (Германия). Он также занимает значительную долю рынка в коммерческой индустрии фотошаблонов.

Ключевые игроки рынка

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