Flip-Chip-Markt Größe und Ausblick, 2022-2030

Marktübersicht

Der weltweite Flip-Chip-Markt hatte im Jahr 2021 einen Wert von 27 Milliarden US-Dollar und dürfte bis 2030 einen Wert von 45 Milliarden US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,3 % während des Prognosezeitraums (2022–2030) entspricht.

Der Flip-Chip, auch als Controlled Collapse Chip Connection (C4) bekannt, verwendet Lötperlen auf den Chippads und wird verwendet, um Halbleiterbauelemente wie IC-Chips, mikroskopische Bauelemente, Mikrosensoren und Mikroprozessoren mit externen Schaltkreisen zu verbinden. Im Vergleich zu herkömmlichen Drahtverbindungen bietet die Verwendung von Flip-Chip-Verbindungen viele Vorteile, darunter bessere thermische und elektrische Leistung, kleinere Formfaktoren, klar definierte Konstruktion, Substratflexibilität für unterschiedliche Leistungsanforderungen und höchste I/O-Kapazität.

Die steigende Nachfrage nach Miniaturisierung von Schaltkreisen, die zunehmende Popularität des Internets der Dinge (IoT) und technologische Fortschritte beim Drahtbonden sind die Hauptfaktoren, die das Wachstum des globalen Flip-Chip-Marktes vorantreiben. Darüber hinaus wird erwartet, dass der Markt erheblich von der steigenden Nachfrage nach Sensoren in der Smartphone-Industrie und der zunehmenden Integration von Flip-Chips in persönliche elektronische Geräte wie PCs und Mobiltelefone profitieren wird.

Marktdynamik

Markttreibende Faktoren

Entwicklung des Marktes für tragbare Elektronikgeräte gepaart mit zunehmender Popularität des Internet der Dinge (IoT)

Die steigende Nachfrage nach schnellen und kompakten elektronischen Produkten hat den Bedarf an Flip-Chips erhöht. Darüber hinaus sind die Reduzierung der Modulgröße und eine verbesserte elektrische und thermische Leistung wichtige Anforderungen an tragbare elektronische Produkte wie Smartphones, Digitalkameras und Camcorder, Laptops und Tablets, tragbare Elektronik und Haushaltselektronik. Darüber hinaus hat das Internet der Dinge (IoT) in der Branche an Popularität gewonnen und gilt als dritte Welle der Verpackungstechnologie. Die IoT-Produkte wie Sensoren und Aktoren, analoge und gemischte Signalumsetzer, Mikrocontroller oder eingebettete Prozessoren erfordern effiziente und zuverlässige Verpackungslösungen. Der Einbau von Flip-Chips kann diese Anforderungen erfüllen. Die Flip-Chip-Montage wird in diesen Branchenvertikalen voraussichtlich zunehmen, aufgrund der hohen Leistung, der kleinen Verpackungsgröße und der Fähigkeit zur Hybridintegration. Daher wird erwartet, dass die zunehmende Popularität des IoT und die Durchdringung tragbarer Elektronik das Wachstum des Flip-Chip-Marktes fördern.

Die Verbreitung von Flip-Chips hat in den letzten Jahren zugenommen, da elektronische Schaltkreise in mikroelektronischen Geräten miniaturisiert werden müssen. Flip-Chips sind aufgrund ihrer überlegenen elektrischen Leistung bei hohen Frequenzen eine vielversprechende Verpackungstechnologie für die schnell wachsende Elektronikindustrie. Mit der Verkleinerung elektronischer Geräte zur Erleichterung des Benutzerzugriffs hat die Nachfrage nach kompakten elektronischen Schaltkreisen zugenommen. Flip-Chip-Verbindungen erfüllen diese Nachfrage und bieten zahlreiche Vorteile wie überlegene Funktionalität und Effizienz des elektronischen Schaltkreises, reduzierte Größe, hohe Zuverlässigkeit, minimale Signalinduktivität und Leistungsinduktivität sowie starke Signaldichte. Flip-Chips erfreuen sich in Branchensegmenten wie Automobil, Telekommunikation, Unterhaltungselektronik , Industrie und Gesundheitswesen zunehmender Beliebtheit. All diese Faktoren tragen also gemeinsam zum Wachstum des globalen Marktes bei.

Technologische Überlegenheit gegenüber Wire Bonding

Die Nachfrage nach Flip-Chip-Verbindungstechnologie wird durch ihre Fortschritte gegenüber der Drahtbond-Technologie angetrieben. Die Drahtbond-Technologie erfordert mehr Platz zum Verpacken von ICs und die Drähte verbrauchen zusätzlichen Strom. Darüber hinaus hat die Verwendung von Drähten zum Herstellen von Verbindungen die Zuverlässigkeit dieser Chips verringert, was die Wahrscheinlichkeit von Fehlfunktionen aufgrund verlorener Verbindungen erhöht. Flip-Chips bieten im Vergleich zu herkömmlichen Drahtbond-Verpackungen eine Reihe von Vorteilen, wie z. B. hohe I/O-Fähigkeit, überlegene thermische und elektrische Leistung, Substratflexibilität für unterschiedliche Leistungsanforderungen, bewährte Prozessausrüstungskompetenz und reduzierte Formfaktoren.

Darüber hinaus dient der Flip-Chip als kostengünstige, effiziente und zuverlässige Verpackungstechnologie und innovative Verpackungslösung, die den Anforderungen der Kunden entspricht und die Designer dazu antreibt, die Leistung des Pakets zu maximieren. Daher wird erwartet, dass die fortlaufenden Fortschritte und die technologische Überlegenheit von Flip-Chips gegenüber Alternativen das Wachstum des Flip-Chip-Marktes in naher Zukunft vorantreiben werden.

Marktbeschränkende Faktoren

Höhere Kosten und weniger Anpassungsoptionen im Vergleich zum Drahtbonden

Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, bremsen relativ höhere Kosten und die Verfügbarkeit geringerer Anpassungsoptionen bei Flip-Chips das Wachstum des globalen Flip-Chip-Marktes. So machte beispielsweise im Jahr 2019 das Wire-Bonding mehr als 33 % des gesamten Verpackungsmarktes aus, da es zu deutlich geringeren Kosten erhältlich ist und alle Verbindungsanforderungen der meisten Geräte erfüllt. Flip-Chips verzeichneten jedoch aufgrund ihrer verschiedenen Vorteile, wie z. B. geringerer Platzbedarf, geringerer Stromverbrauch und hohe Effizienz, einen erheblichen Anstieg der Akzeptanz.

Die Kostensteigerung des Flip-Chips ist auf die Komplexität des Herstellungsprozesses, die Notwendigkeit hochpräziser Flip-Chips, die Verwendung zusätzlicher Wafer-Bumping-Technik und die hohen Kosten des für die Herstellung verwendeten Substrats zurückzuführen. Darüber hinaus ist nach der Herstellung von Flip-Chips keine weitere Anpassung der Anzahl der E/A-Ports oder Verbindungen möglich, da es sich um ein komplexes Design auf kleinem Raum handelt.

Es wird jedoch erwartet, dass sich die Auswirkungen dieser Einschränkung in naher Zukunft verringern werden, da verschiedene technologische Fortschritte mehr Verbindungen in kleineren Größen und zu geringeren Kosten ermöglichen. Darüber hinaus wird erwartet, dass hohe Investitionen in verschiedene Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen durch wichtige Marktteilnehmer das Wachstum des Flip-Chip-Marktes vorantreiben werden.

Wichtige Marktchancen

Steigender Bedarf an Hochfrequenzen in elektronischen Geräten

Der Flip-Chip-Markt verspricht sich aufgrund seiner Fähigkeit, bei Hochfrequenzoperationen effektiv zu funktionieren, in Zukunft erhebliche Wachstumschancen. Darüber hinaus hat der Einbau von Hochfrequenzchips in elektronische Geräte wie Smartphones, Laptops und Tablets erheblich zum Wachstum des globalen Marktes beigetragen. Beim Wire Bonding bleibt die Effizienz aufgrund der Verwendung von Drähten gering und sie können keine Hochfrequenzoperationen durchführen. Daher treibt die Überlegenheit von Flip-Chips gegenüber drahtgebundenen Verbindungen, wie z. B. kürzere Verbindungslänge, geringerer Stromverbrauch, höhere Effizienz und hohe Frequenz der Daten- und Befehlsübertragung, ihre Nachfrage gegenüber drahtgebundenen Verbindungen an, was voraussichtlich lukrative Möglichkeiten für die Expansion des Marktes im Prognosezeitraum bieten wird.

Regionale Analyse

Regional wird es in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum und in LAMEA analysiert.

Der asiatisch-pazifische Raum war der größte Umsatzträger und wird voraussichtlich um durchschnittlich 7,2 % wachsen. Der asiatisch-pazifische Raum dominiert den globalen Flip-Chip-Markt. Dieser Trend wird sich im Prognosezeitraum voraussichtlich fortsetzen, da es dort viele Fertigungsanlagen gibt und wichtige Akteure wie TSMC Ltd. und Fujitsu intensiv an Forschung und Entwicklung arbeiten. Der asiatisch-pazifische Raum umfasst Länder wie China, Japan und Südkorea, die die größten Verbraucher und Hersteller von persönlicher Elektronik sind. Für Verbraucher nimmt die Elektronik im asiatisch-pazifischen Raum den größten Marktanteil ein. Es wird erwartet, dass dieser Raum seine beherrschende Stellung in den nächsten zehn Jahren beibehält. Im Jahr 2019 machten China und Japan aufgrund der dortigen Elektronikfertigungsanlagen zusammen rund 67 % des gesamten asiatisch-pazifischen Marktes aus. Aus Wachstumsperspektive sind China, Japan und Taiwan die potenziellen Märkte, die im Prognosezeitraum voraussichtlich deutlich höhere Wachstumsraten verzeichnen werden, da wichtige Akteure innovative Technologien im Zusammenhang mit Flip-Chips auf den Markt bringen. Daher wird erwartet, dass all diese Investitionen und Innovationen das Wachstum des Flip-Chip-Marktes im Asien-Pazifik-Raum vorantreiben.

Nordamerika ist die zweitgrößte Region. Schätzungen zufolge wird der Marktwert bis 2030 bei einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 4,9 % auf 10,5 Milliarden USD steigen. Das Wachstum des nordamerikanischen Flip-Chip-Marktes wird voraussichtlich nur langsam voranschreiten. Die Halbleiterindustrie in den USA verfügt jedoch über fortschrittliche Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen, was auf die Präsenz globaler Giganten in der Region zurückzuführen ist. Von allen Ländern der Region haben die USA einen Marktanteil von über 70 %, gefolgt von Mexiko und Kanada. Die Länder der Region exportieren Halbleitermaterialien und -geräte und sind damit ein bedeutender Exporteur von Flip-Chips und Geräten, in denen Flip-Chips eingebaut sind. Elektronik- und Gesundheitsanwendungen waren schon immer die wichtigsten Treiber für Flip-Chips auf dem nordamerikanischen Markt. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Miniaturisierung von Schaltkreisen in tragbaren elektronischen Geräten und Hochfrequenzanwendungen gewinnen Flip-Chips auf dem Weltmarkt gegenüber dem Drahtbonden an Bedeutung. Darüber hinaus wurden auf dem Markt hohe Investitionen in F&E-Einrichtungen und die Zusammenarbeit der wichtigsten Akteure verzeichnet, was ihn zur zweitgrößten Region auf dem Flip-Chip-Markt macht.

Europa ist die drittgrößte Region. Europa macht fast 16 % des gesamten Flip-Chip-Marktes aus. Die Nachfrage nach Flip-Chips in der Region wird vor allem durch die Anzahl der Anwendungen im Gesundheits- und Automobilsektor angetrieben. Die Präsenz von Industrieländern und Regierungsinitiativen zur Verbesserung der Gesundheitseinrichtungen in der Region haben die Integration fortschrittlicher Gesundheitsgeräte gefördert und den Bedarf an Flip-Chips auf dem europäischen Markt erhöht. Darüber hinaus ist Europa ein Zentrum für Hersteller und Verbraucher von Luxusautos. Dies erhöht den Bedarf an fortschrittlichen elektronischen Komponenten in Motorsteuergeräten und anderen Infotainmentsystemen und treibt damit die Nachfrage nach Flip-Chips an. Deutschland machte aufgrund mehrerer Automobil- und Elektronikwerke 40 % des gesamten Marktanteils aus. Mit technologischen Fortschritten durch Forschung und der Entdeckung kostengünstiger Ersatzstoffe für Rohstoffe könnte die Flip-Chip-Produktion in Europa in den nächsten fünf bis sechs Jahren jedoch zunehmen. Daher wird erwartet, dass all diese Faktoren im Prognosezeitraum gemeinsam das Marktwachstum vorantreiben werden.

Segmentanalyse

Der globale Flip-Chip-Markt ist nach Verpackungstechnologie, Branche, Bumping-Technologie und Region segmentiert.

Basierend auf Verpackungstechnologie

Der Markt ist in 3D-IC, 2,5D-IC und 2D-IC unterteilt. Das 2,5D-IC-Segment leistete den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6,4 % wachsen. Die 2,5D-IC-Verpackungstechnologie fügt zwischen dem SiP-Substrat und den Chips ein Silizium-Interposer-Substrat (entweder passiv oder aktiv) hinzu, um viel feinere Chip-zu-Chip-Verbindungen zu ermöglichen und so die Leistung zu steigern und den Stromverbrauch zu senken. Die im Vergleich zu anderen Verpackungstechnologien geringere Größe, die verbesserte Leistung, die Möglichkeit, mehr Chips zu verpacken, und die höhere Effizienz sind die Hauptfaktoren, die die weltweite Einführung von 2,5D-IC-Flip-Chips vorantreiben. Darüber hinaus wird erwartet, dass eine Steigerung der Produktion von Through-Silicon-Via (TSV) lukrative Marktwachstumsmöglichkeiten bietet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass TSV häufig zur Erstellung von 3D-Paketen und 3D-integrierten Schaltkreisen verwendet wird, was das Marktwachstum unterstützt.

Abhängig von der Branche

Der Markt ist in die Bereiche Elektronik, Industrie, Automobil und Transport, Gesundheitswesen, IT und Telekommunikation, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung und andere unterteilt. Das Elektroniksegment leistete den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 5,1 % wachsen. In den letzten fünf Jahren war aufgrund neuer Anforderungen an Packungsdichte, Leistung und Verbindung in der Elektronikindustrie ein deutlicher Anstieg der F&E-Aktivitäten in der Flip-Chip-Technologie zu verzeichnen. Flip-Chip verbessert die vier wesentlichen Elemente mikroelektronischer Produkte, darunter die elektrische Verbindung des Chips, die Chip-Kapselung, die Verbindung des Pakets mit Leiterplatten und die Struktur des Pakets, was die Nachfrage nach Flip-Chips bei verschiedenen elektronischen Produkten erhöht.

Basierend auf Bumping-Technologie

Der Markt ist unterteilt in Copper Pillar, Solder Bumping, Gold Bumping und andere. Das Copper Pillar-Segment leistete den größten Beitrag zum Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 6 % wachsen. Cu Pillar ist eine kostengünstige Fine-Pitch-Bumping-Technologie für Flip-Chips. Die Fortschritte bei Copper Pillar machen sie zu einer idealen Verbindungsoption für Anwendungen wie Transceiver, eingebettete Prozessoren, Energiemanagement, Basisband, ASICs und SOCs. Darüber hinaus haben Unternehmen diese Technologie in ihre Produkte integriert, da sie weniger teuer ist und eine höhere Stromdichte aufweist als andere Technologien wie Gold Bumping. Die Nachfrage nach Copper Pillar Bumping-Technologie wird hauptsächlich durch die niedrigeren Kosten, die hohe Schaltungsleistung, die einfache Verfügbarkeit und die verbesserte Haltbarkeit im Vergleich zu anderen Bumping-Technologien getrieben. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Vorteile dieser Technologie, wie der reduzierte Bump Pitch und die Beibehaltung des Abstands bei reduziertem Pitch, in naher Zukunft potenzielle Möglichkeiten für Marktwachstum bieten.

Auswirkungen von Covid-19

Die Pandemie hatte in fast allen Ländern der Welt zu einem Lockdown geführt, der durch strenge staatliche Vorschriften wie soziale Distanzierung und Quarantäne unterstützt wurde. Die Auswirkungen des Lockdowns auf die Wirtschaft vieler Länder waren schwerwiegend, was dazu führte, dass bestimmte Bauprojekte vorübergehend oder dauerhaft abgesagt wurden.

Darüber hinaus waren unmittelbare langfristige Auswirkungen in der Lieferkette und beim Einsatz von intelligenten Lösungen zu beobachten, die in intelligenten Gebäuden erforderlich sind. Es wird jedoch erwartet, dass die Benutzerfreundlichkeit und die zahlreichen Vorteile der intelligenten Gebäudelösungen die Einsätze im Laufe der Zeit erhöhen werden.

Jüngste Entwicklungen

September 2022 – Bharti Airtel, einer der führenden indischen Anbieter von Kommunikationsdiensten mit mehr als 358 Millionen Abonnenten, und IBM (NYSE: IBM) gaben heute ihre Absicht bekannt, bei der Bereitstellung der Edge-Computing-Plattform von Airtel in Indien zusammenzuarbeiten, die 120 Netzwerk-Rechenzentren in 20 Städten umfassen wird. Die Plattform soll es großen Unternehmen in verschiedenen Branchen, darunter der Fertigungs- und Automobilindustrie, ermöglichen, innovative Lösungen zu beschleunigen, die ihren Betrieben und Kunden einen neuen Mehrwert bieten – sicher am Rand.

September 2022 – IBM (NYSE: IBM) hat heute die nächste Generation seines LinuxONE-Servers vorgestellt, eine hoch skalierbare Linux- und Kubernetes-basierte Plattform, die Skalierbarkeit bietet, um Tausende von Workloads auf der Stellfläche eines einzigen Systems zu unterstützen1. IBM LinuxONE Emperor 4 bietet Funktionen, die den Energieverbrauch der Kunden senken können. So kann beispielsweise die Konsolidierung von Linux-Workloads auf fünf IBM LinuxONE Emperor 4-Systemen, anstatt sie unter ähnlichen Bedingungen auf vergleichbaren x86-Servern auszuführen, den Energieverbrauch um 75 %, den Platzbedarf um 50 % und den CO2e-Fußabdruck um über 850 Tonnen pro Jahr reduzieren2.