Markt für fortschrittliche IC-Substrate Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der globale Markt für fortschrittliche IC-Substrate wurde im Jahr 2023 auf 9,44 Milliarden USD geschätzt. Er soll im Jahr 2032 17,32 Milliarden USD erreichen und im Prognosezeitraum (2024–32) mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,98 % wachsen. Da elektronische Geräte immer kleiner und kompakter werden, besteht ein wachsender Bedarf an fortschrittlichen IC-Substraten, die dicht gepackte integrierte Schaltkreise (ICs) aufnehmen können. Diese Substrate ermöglichen die Miniaturisierung von Geräten bei gleichbleibender Leistung und Zuverlässigkeit.

Mit der Verbreitung neuer IC-Typen wie BGA (Ball Grid Array) und CSP (Chip Scale Package), die unterschiedliche Gehäuseträger erfordern, hat sich das IC-Substrat weiterentwickelt. IC-Substrate verbinden die IC-Chips und die Leiterplatte über ein Netzwerk aus Leiterbahnen und Löchern. Substrate für integrierte Schaltkreise unterstützen wichtige Funktionen wie Schaltkreisunterstützung und -schutz, Wärmeableitung sowie Signal- und Stromverteilung. Die Verpackung ist ein wesentlicher Aspekt moderner ICs. Ähnlich wie die Leiterplatten, an die sie angeschlossen werden, benötigen sie ein bestimmtes Substrat. Neben der Abschirmung des freiliegenden ICs erleichtert das Substrat die Verbindung zwischen dem IC und dem Leiterbahnennetzwerk auf der Leiterplatte. Somit hat das Substrat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung des Schaltkreises. Sie bestehen aus mehreren Schichten und einem zentralen Stützkern. Darüber hinaus verfügt das IC-Substrat über ein Netzwerk aus Leiterpads und Bohrlöchern. Häufig übersteigt ihre Dichte die typischer Leiterplatten. Daher kann ihre Herstellung etwas schwierig sein.

Neben der mechanischen und physischen Unterstützung ist die IC-Verpackung auch für die Verbindung des Chips mit externen Anschlüssen wie Leiterplatten (PCB) zuständig. Die Verkapselung hilft, die physische Verschlechterung und Korrosion der Metallkomponenten zu verhindern. Die Art der Verpackung, die zur Herstellung eines IC verwendet wird, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter Leistungsabgabe, Größe, Preis und andere Kriterien. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach 5G-fähigen Smartphones und intelligenten Wearables weltweit in den kommenden Jahren wird erwartet, dass der Bedarf an anspruchsvollen IC-Substraten noch weiter steigen wird. Sowohl der Verbraucher- als auch der Industriesektor treiben die globale IoT-Nachfrage an, da beide aufgrund der zunehmenden Anwendung der Technologie eine steigende Nachfrage verzeichnen.

Marktdynamik

Globaler Markttreiber für fortschrittliche IC-Substrate

Zunehmender Einsatz bei der Herstellung von IoT-Geräten

Die weltweite Nachfrage nach IoT wird sowohl vom Verbraucher- als auch vom Industriesektor gestützt, da die zunehmende Implementierung der Technologie in beiden Sektoren die Nachfrage antreibt. Aufgrund der steigenden Nachfrage stellen Anbieter IoT-spezifische Chipsätze her. Altair, Huawei, Intel, Qualcomm, Samsung, Sierra und viele andere führende IoT-Chipsatzhersteller sind nur einige der Marktteilnehmer. Die Nachfrage nach Chips, die bei der Entwicklung von IoT-Geräten verwendet werden, wird im geschätzten Zeitraum aufgrund der wachsenden Anzahl von IoT-Geräten voraussichtlich steigen. Die Innovation zur Senkung des Energieverbrauchs wird neben der Chipverkleinerung ebenfalls ein wichtiges Ziel der Hersteller sein.

Die IoT-Verbesserungen kommen den Herstellern von IC-Substraten zugute. Apple plante beispielsweise, die Antenna-in-Package-Technologie von TSMC und das FC-AiP-Verfahren von ASE einzusetzen, um mmWave-Antennen für seine 5G-iPhones und 5G-iPads zu verpacken, die sie 2020 auf den Markt brachten. Die Ausweitung des IoT hat zu einer verstärkten Einführung der neuesten Halbleiterpakete geführt, die die IC-Leistung verbessern und in verschiedenen Situationen die Kosten senken können.

Als Reaktion auf die wachsende Nachfrage produzieren Anbieter mehr IoT-spezifische Chipsätze. Einige bekannte IoT-Chipsatzhersteller auf dem Markt sind Altair, Huawei, Intel, Qualcomm, Samsung und Sierra. Die Einführung der neuesten Halbleiterpakete hat zusammen mit dem Internet der Dinge zugenommen, das die IC-Leistung verbessern und gleichzeitig in verschiedenen Situationen die Preise senken kann. Intelligente industrielle Automatisierung, auch bekannt als Industrie 4.0 und IoT, ist eine neue Technologiestrategie für die Erstellung, Herstellung und Verwaltung der gesamten Logistikkette. Der Substratmarkt wird aufgrund der Akzeptanz von Industrie 4.0 und IoT in der Fertigung ein erhebliches Wachstum erfahren.

Globale Marktbeschränkung für fortschrittliche IC-Substrate

Komplexität des Prozesses

Wenn eine Platine weniger als 0,2 mm dick ist, ist das IC-Substrat dünn und verformt sich leicht, insbesondere in hervorstehenden Situationen. Um Substratverzug und Laminierungsdicke zu kontrollieren und die Herausforderungen zu meistern, sind Durchbrüche bei der Schrumpfung der Platine, den Laminierungsparametern und den Technologien zur Schichtpositionierung erforderlich. Darüber hinaus ist dies aufgrund der Kosten, die mit der Einhaltung idealer physikalischer, elektrischer und thermischer Einschränkungen verbunden sind, eine Herausforderung.

Flip-Chips haben sich trotz ihrer Vorteile wie höherer thermischer und elektrischer Leistung, höchster I/O-Kapazität und Substratflexibilität für unterschiedliche Leistungsanforderungen nicht als kosteneffiziente Verpackungslösung erwiesen. Die höheren Kosten sind im gesamten Prozess spürbar, von der Repassivierung und Umverteilung (RDL) der Waferherstellung bis hin zu den hochleistungsfähigen mehrschichtigen organischen Aufbausubstraten des Substratherstellers. Die Flip-Chip-Verpackung wird zu einer teuren Wahl, wenn die Montagekosten miteinbezogen werden. Diese Elemente begrenzen die Marktexpansion.

Globale Marktchancen für fortschrittliche IC-Substrate

Trend zur Miniaturisierung bei Halbleiterbauelementen

Die Möglichkeit, Waren für unterschiedliche Zwecke auf einer einzigen Plattform zu kaufen, wurde durch schnelle technische Verbesserungen möglich. Die Nachfrage nach kompakten und zuverlässigen Halbleiterbauelementen ist aufgrund der Entwicklungen in den Bereichen Computer, Netzwerke, Telekommunikation und Unterhaltungselektronik gestiegen. Dies hat die Nachfrage nach den Materialien erhöht, die zur Herstellung leistungsstarker Halbleiterkomponenten erforderlich sind. Um Platz zu sparen und die Größe zu reduzieren, benötigen tragbare elektronische Geräte auch kleinere und dünnere Verpackungstechniken. Der Bedarf an höherer elektrischer Leistung zur Reduzierung der Geräuschbelastung ist auch aufgrund hochintegrierter Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie der Luft- und Raumfahrt und einiger Verbrauchergeräte offensichtlich.

Aufgrund dieser Faktoren für die Entwicklung der Endprodukte wird die Rolle der IC-Verpackung bei der Entwicklung elektronischer Systeme immer wichtiger. In allen Branchen, sei es in der Kommunikation, der Automobilindustrie, der industriellen Fertigung oder der Medizintechnik, besteht ein wachsender Bedarf an kleinen elektronischen Geräten. Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) und 3D-Chip-Verpackungen sind aufgrund des Drucks auf die Hersteller von Halbleiter-ICs entstanden, mehr in Forschung und Entwicklung zu investieren, um ICs kleiner und effektiver zu machen, was zur Entwicklung potenzieller Möglichkeiten für die Industrie für fortschrittliche IC-Substrate führt.

Regionalanalyse

Übergewicht im asiatisch-pazifischen Raum

Regional wird der globale Markt für fortschrittliche IC-Substrate in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum und im Rest der Welt analysiert.

Der asiatisch-pazifische Raum wird im Prognosezeitraum den Markt dominieren, wobei Taiwan mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,2 % das führende Land ist. Taiwan nimmt aufgrund der schieren Menge an Herstellern und steigenden Investitionen in die Halbleiterindustrie des Landes einen erheblichen Anteil des Marktes für fortschrittliche IC-Substrate ein. Einige wichtige Hersteller wie ASE Group, Unimicron und Kinsus haben ihren Sitz in Taiwan und verzeichnen hohe Produktionsraten. Die IC-Industrie in Taiwan verfügt über eine vollständige Lieferkette, vom vorgelagerten IC-Design bis hin zum nachgelagerten IDM und IC-Verpackung und -Testen, sowie über eine qualifizierte Arbeitsteilung.

In Taiwan gab es im Januar 2021 120,7 % mehr Mobilfunkanschlüsse als Einwohner. Darüber hinaus hat der 5G-Ausbau im ganzen Land zugenommen. So kündigte beispielsweise Chunghwa Telco, ein bedeutendes Telekommunikationsunternehmen, seine Absicht an, bis Ende 2021 10.000 5G-Stationen in ganz Taiwan einzurichten. Das Unternehmen gab bekannt, dass die Entwicklung seines 5G-Netzwerks schneller voranschreitet als geplant. Das Wachstum steht im Einklang mit der von der Regierung bereitgestellten Unterstützung.

Japan leistet auch einen Beitrag zum Markt für fortschrittliche IC-Substrate im asiatisch-pazifischen Raum. Als Heimat einiger bedeutender IC-Chipsatzhersteller und des Elektroniksektors nimmt Japan eine herausragende Stellung in der Halbleiterindustrie ein. Das Land wirbt Firmen an und bildet Allianzen mit anderen Ländern, um seinen Halbleitersektor auszubauen. So beabsichtigt das Land beispielsweise, laut einem im Jahr 2021 vorgestellten Entwurf einer Wachstumsstrategie erhebliche finanzielle Anreize zu bieten, um die Versorgung mit wichtigen Komponenten sicherzustellen. Der größte Teil des inländischen Halbleiterbedarfs des Landes wird durch Importe gedeckt. Dennoch fördert die Regierung im Rahmen ihrer Wachstumsstrategie die Entwicklung, Forschung und Herstellung von Hightech-Halbleitern.

Nordamerika wird im Prognosezeitraum deutliche Fortschritte machen. Allein die große Zahl der in den Vereinigten Staaten tätigen Unternehmen, darunter Apple Inc., Dell Technologies, Intel und andere, verschafft dem Land einen beträchtlichen Marktanteil bei hochentwickelten IC-Substraten. Infolgedessen beherrscht das Land einen erheblichen Anteil des weltweiten Elektroniksektors. Die Elektronikindustrie der Region wächst stetig und ist in mehreren Unternehmen, die sich mit Design und Fabless-Fertigung beschäftigen, stark vertreten. Das US Census Bureau prognostiziert, dass die US-Halbleiter- und andere Elektronikkomponentenindustrien bis 2023 einen Umsatz von 105,16 Milliarden USD erzielen werden. Der Bedarf an hochentwickelten IC-Substraten wächst zusammen mit der Halbleiterindustrie.

Segmentanalyse

Der globale Markt für fortschrittliche IC-Substrate ist nach Typ, Anwendung und Region unterteilt.

Der globale Markt für fortschrittliche IC-Substrate ist typbezogen in FC BGA und FC CSP segmentiert.

Der FC-BGA-Bereich wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 7,37 % wachsen und im Prognosezeitraum den größten Marktanteil halten. Ein Flip-Chip-Ball-Grid-Array (FC-BGA) ist ein fortschrittliches Ball-Grid-Array mit ähnlichen Eigenschaften wie das Keramiksubstrat (CBGA). Dennoch verwendet FC-BGA Bismaleimid-Triazin-Harz (BT) anstelle eines Keramiksubstrats. Dies trägt ebenfalls zu einer Senkung der Gesamtkosten bei. Der wesentliche Vorteil von FC-BGA sind die kürzeren elektrischen Leitungen im Vergleich zu anderen BGA-Typen, was zu einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit und schnelleren Leistung führt.

Der FC CSP-Bereich wird den zweitgrößten Marktanteil halten. Wichtige Faktoren, die die Einführung des Flip-Chip-Chip-Scale-Pakets vorantreiben, sind der zunehmende Umfang von Smartphones und der wachsende Bedarf an Smart Wearables (FC CSP). CSPs sind deutlich platzsparender als herkömmliche elektronische BGA-Verpackungstechnologien. Da Smartphone-Hersteller den Umfang anspruchsvoller Technologien für mobile Anwendungen erweitern, interessieren sich Halbleiterverpackungsunternehmen zunehmend für fortschrittliche Siliziumknotentechnologie (Si) (bis zu 7 nm), reduzierten Stromverbrauch und verbesserte Effizienz. Infolgedessen beobachtet FC CSP einen Anstieg der Nutzung mobiler Geräte, um diese strengen Anforderungen zu erfüllen.

Anwendungsbezogen ist der globale Markt für fortschrittliche IC-Substrate in die Bereiche Mobilgeräte und Verbraucher, Automobil und Transport, IT und Telekommunikation sowie Sonstige unterteilt.

Der Bereich Mobile & Consumer wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,8 % wachsen und im Prognosezeitraum den größten Marktanteil halten. Die zunehmende Funktionalität von Unterhaltungselektronikartikeln und die zunehmende Akzeptanz von Smart-Geräten und Smart Wearables sind die Hauptfaktoren, die die Einführung fortschrittlicher IC-Substrate vorantreiben. Die zunehmende Einführung leistungsstarker mobiler Geräte (einschließlich 5G) und die zunehmende Verbreitung fortschrittlicher Technologien wie KI und HPC treiben die Nachfrage nach fortschrittlichen IC-Substraten an.

Der Bereich IT und Telekommunikation wird den zweitgrößten Marktanteil halten. Steigende Investitionen in die 5G-Infrastruktur, die wachsende Zahl von Rechenzentrumsservern und Internet of Things (IoT)-Verbindungen sowie die Entwicklung von Netzwerkgeräten sind einige der Hauptfaktoren, die das Wachstum des IT- und Telekommunikationssegments des Marktes vorantreiben. Die Anbieter des Marktes haben aufgrund des rasanten Wachstums der Rechenzentrumsbranche große Chancen.

jüngsten Entwicklungen

• Juli 2024 – Mit der Veröffentlichung ihrer Glassubstrat-Suite präsentierte Onto Innovation Inc. (NYSE: ONTO) sein JetStep® X500 Panel-Level-Packaging-Lithographiesystem und sein automatisches Submikrometer-Mess- und Inspektionssystem Firefly® G3. Ersteres zeichnet sich durch hybride Substrathandhabungsfunktionen aus, während letzteres ideal für Panel-Level-Packaging und fortschrittliche integrierte Schaltungssubstrate (AICS) ist.
• Mai 2024 – DuPont stellte auf der Shanghai International Electronic Circuits Exhibition 2024 sein gesamtes Sortiment an hochmodernen Schaltungsmaterialien und -lösungen aus. DuPont, das Produkte in den Bereichen Feinleitung, Signalintegrität, Stromversorgung und Wärmemanagement anbietet, war vom 13. bis 15. Mai am Stand Nr. 8L06 im National Exhibition and Convention Center (NECC) vertreten.