Marktbericht zu Halbleiter-CVD-Anlagen: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Anwendung (Foundry, Integrated Device Manufacturer (IDM), Speicherhersteller), Produkttyp (Atmospheric-Pressure Chemical Vapor Deposition (AP CVD), Density-Plasma Chemical Vapor Deposition (DP CVD), Low-Pressure Chemical Vapor Deposition (LP CVD), Metal-Organic Chemical Vapor Phase Deposition (MO CVD)) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2024–2032

Marktdynamik

Markttreiber

Zunehmende Nachfrage nach Halbleiter- und mikroelektronischen Bauelementen

Halbleiter ermöglichen, integriert in komplexe mikroelektronische Schaltungen, Aufgaben wie Hochleistungsrechnen, Betriebssteuerung, Ein- und Ausgabemanagement, Datenverarbeitung, Speicherung, Sensorik, drahtlose Kommunikation, gesteigerte Effizienz und Energiemanagement zu angemessenen Kosten. Dank rasanter Innovationen konnte die Halbleiterindustrie kostengünstigere und exponentiell fortschrittlichere Produkte herstellen. Zudem hat das schnelle veränderte Konsumverhalten im vergangenen Jahr die weltweite Aufmerksamkeit auf Technologie gelenkt. Als Reaktion auf die durch die Pandemie bedingten Einschränkungen stieg die Nachfrage nach Ausrüstung und Infrastruktur für das neue Arbeits- und Lernumfeld von zu Hause aus rapide an.

Regierungen und Branchenvertreter beobachten die Fortschritte im Mikroelektroniksektor genau, da diese das Potenzial haben, den Markt für das Internet der Dinge sowohl zu revolutionieren als auch zu erweitern. Forschung und Entwicklung (F&E) im Bereich Mikroelektronik könnten aufgrund der zunehmenden Nutzung von Virtual-Reality- und Augmented-Reality-Technologien und der absehbaren Bandbreitenbegrenzung an Bedeutung gewinnen.

Zunehmende Nutzung der Technologie durch verschiedene Endnutzer

Eine sich rasant entwickelnde Technik zur Herstellung keramischer Filme und Beschichtungen für vielfältige Anwendungen ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) aus metallorganischen Vorläuferverbindungen (MOCVD). Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), Graphen und Siliziumnanodrähte (Si-NWs) zählen zu den Nanotechnologie-Materialien, die aufgrund der Entwicklung und Produktion von Batteriekomponenten für Elektrofahrzeuge verstärkt nachgefragt werden.

Webintegrierte, drahtlose Gesundheitsgeräte, Wearables und der 3D-Druck von Organen und medizinischen Geräten auf Halbleiterbasis werden entscheidend dazu beitragen, zukünftig neue und innovative Wege in der Gesundheitsversorgung zu eröffnen. Ein modernes, vernetztes und autonomes Fahrzeug kann problemlos über 3.000 Chips mit den neuesten technologischen Funktionen enthalten. Halbleiter bilden die technologische Infrastruktur, die für den Betrieb von Kommunikationsnetzen außerhalb herkömmlicher Gebäude erforderlich ist – insbesondere im Kontext der aktuellen, pandemiebedingten Umstellung auf Remote-Arbeit und die damit verbundene Nutzung von Ressourcen für Beruf, Bildung, Unterhaltung und den Kontakt zu Freunden und Familie.

Weltweit haben sich viele Smart Cities der Verbesserung städtischer Dienstleistungen und der kritischen Infrastruktur für ihre Bürger verschrieben. Dazu müssen sie nahezu alle Aspekte der Infrastruktur mit einer Vielzahl von Geräten vernetzen, die wiederum mit den Bürgern verbunden werden. Halbleiter bilden die Grundlage dieser vernetzten Infrastruktur. Daher treiben all diese Anwendungen das Wachstum dieses Segments voran.

Marktbeschränkung

Hohe Investitionen in die Technologie

Die Herstellung von Halbleitern mittels CVD-Verfahren kann komplex und kostspielig sein. Da Halbleiterhersteller und Outsourcing-Anbieter für Halbleitermontage und -prüfung (OSAT) ihre Produktion kontinuierlich ausbauen, um die steigende Nachfrage nach Chips zu decken, rechnen sie mit einem zusätzlichen Druck auf ihre Investitionsausgaben. Der Bau einer neuen Halbleiterfabrik kann zwischen 15 und 20 Milliarden US-Dollar kosten und erfordert umfassendes Fertigungs-Know-how sowie eine leistungsfähige Infrastruktur. Die Kosten für die nachgelagerten Montage-, Verpackungs- und Testanlagen belaufen sich auf 5 bis 7 Milliarden US-Dollar. Darüber hinaus investieren Unternehmen einen erheblichen Teil ihres Umsatzes in Investitionen und Forschung und Entwicklung.

Um in der Halbleiterindustrie wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen kontinuierlich einen erheblichen Anteil ihres Umsatzes in Forschung und Entwicklung sowie in neue Produktionsanlagen investieren. Das rasante technologische Tempo der Branche erfordert von den Unternehmen die Entwicklung komplexerer Designs und Prozesstechnologien sowie die Einführung von Produktionsanlagen, die Bauteile mit immer kleineren Strukturgrößen fertigen können. Laut der Semiconductor Industry Association (SIA) lässt sich die Fähigkeit, hochmoderne Halbleiterbauteile zu entwickeln und herzustellen, nur durch ein kontinuierliches Engagement aufrechterhalten, das mit den branchenweiten Investitionsraten von rund 30 % des Umsatzes Schritt hält. All diese Faktoren hemmen das Marktwachstum.

Marktchancen

Mehrere Forschungsaktivitäten

Der Markt ist von vielfältigen Forschungsaktivitäten geprägt, die verschiedene Faktoren für Investitionen von Anbietern in CVD-Verfahren beeinflussen. So wurde beispielsweise im Dezember 2021 in der Fachzeitschrift „Advances“ die direkte Herstellung hochorientierter Monolagen-Graphen auf Saphir-Waferschichten durch Zhaolong Chen und ein internationales Forschungsteam aus den Bereichen Nanochemie, intelligente Materialien und Physik (China, Großbritannien, Singapur) dokumentiert. Das Forschungsteam entwickelte eine Strategie mittels elektromagnetischer Induktions-CVD bei hoher Temperatur. Dieses Verfahren führte zu einer Graphenschicht mit deutlich erhöhter Ladungsträgermobilität und geringerem Flächenwiderstand.

Darüber hinaus entwickelte Agnitron im Juli 2020 ein Verfahren zur Herstellung des Halbleitermaterials Galliumoxid mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) unter Verwendung der dual einsetzbaren Agilis-Anlage (MOCVD). Das Verfahren ermöglicht zudem den bedarfsgerechten Einsatz verschiedener Materialien. All diese Forschungsinitiativen bergen ein enormes Potenzial für Marktwachstum.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Halbleiter-CVD-Anlagen ist nach Anwendung und Region segmentiert.

Durch BewerbungDer globale Markt für Halbleiter-CVD-Anlagen (Chemical Vapor Deposition) ist in Foundry-Unternehmen, IDM (Integrated Device Manufacturer) und Speicherhersteller unterteilt. IDMs dominieren den Markt und werden voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 9 % verzeichnen. Zu den IDMs zählen Hersteller von Logikbausteinen, Sensoren, Optoelektronik und diskreten Bauelementen (ohne Speicherhersteller). Ein IDM entwickelt und vermarktet integrierte Schaltungen (ICs). Traditionelle IDMs fertigen ihre Markenchips in eigenen Produktionsstätten und entwickeln diese. Während andere Hersteller planare Architekturen zugunsten komplexer, dreidimensionaler (3D) Strukturen für Logik und Speicher aufgeben, streben IDMs eine Miniaturisierung der Strukturgröße von über 10 nm auf 5 nm und sogar 3 nm an. Ein wesentlicher Schritt in der IC-Produktion ist die Dünnschichtabscheidung. Das am häufigsten verwendete Verfahren für das Dünnschichtwachstum ist CVD. Um in CVD einen Film auf dem Wafer zu erzeugen, werden Vorläufer und Reaktanten in einer Prozesskammer gemischt und anschließend in einen stationären Zustand überführt. Im Berichtszeitraum dürfte die Nachfrage nach Halbleiter-ICs durch den Anstieg der Verkäufe von Unterhaltungselektronik und Mikroelektronik beflügelt werden. Es wird jedoch erwartet, dass die erhöhte Nachfrage nach Halbleiter-ICs die Produktionskapazitäten der Halbleiterhersteller verbessern wird, was wiederum den Bedarf des Marktes an chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) erhöhen könnte.

Der zweitgrößte Sektor sind Speicherhersteller. Speicherhalbleiter gehören zu den wichtigsten Produktkategorien der Halbleiterindustrie. Angesichts des weltweit steigenden Datenverbrauchs wächst auch die Nachfrage nach Speicherprodukten. Verschiedene Anbieter erweitern ihr Speichergeschäft aufgrund der steigenden Nachfrage aus den Bereichen Unterhaltungselektronik und Rechenzentren. Im August 2020 nahm Samsung die Massenproduktion seines 16-GB-LPDDR5-DRAM in seiner zweiten Produktionslinie in Pyeongtaek, Südkorea, auf. Der neue 16-Gbit-LPDDR5-Speicher, der im 10-nm-Verfahren (1z) der dritten Generation des Unternehmens gefertigt wird, bietet höchste Leistung und größte Kapazität für mobile Speicher und ermöglicht Nutzern Funktionen wie 5G und KI. Dies profitiert vom Wachstum im Bereich der plasmaverstärkten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD). Darüber hinaus wird ThermVac Inc., ein koreanischer Hersteller von Spezial-Vakuumöfen, ab Januar 2022 die Prozess- sowie die Konstruktions- und Fertigungstechnologie für CVD-Anlagen weiterentwickeln, die bei Temperaturen zwischen 900 °C und 2400 °C eingesetzt werden können, um die Anforderungen nationaler und internationaler Kunden zu erfüllen. Dies entspricht der steigenden Nachfrage nach hochtemperaturbeständigen CVD-Bauteilen in Hightech-Branchen wie Halbleiter, Solarenergie, Mobiltelefonie, Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung.

Regionalanalyse

Nach Regionen ist der globale Markt für Halbleiter-CVD-Anlagen in Asien-Pazifik, Nordamerika, Europa und das Übrige der Welt unterteilt.

Der asiatisch-pazifische Raum dominierte den Markt.und wird voraussichtlich einen registrierenJährliche Wachstumsrate von 9,1 %Im Prognosezeitraum wird mit einem starken Wachstum des Halbleitermarktes für die Automobilindustrie im asiatisch-pazifischen Raum gerechnet. Die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen dürfte dieses Wachstum weiter ankurbeln. Selbstfahrende Autos haben bereits viele Käufer in wichtigen Automobilproduktionsnationen überzeugt, daher müssen Automobilhersteller weiterhin Innovationen vorantreiben, produzieren und diese verbessern. Indiens Wirtschaft zählt aufgrund seiner Bevölkerungszahl zu den am schnellsten wachsenden der Welt. Für den indischen Halbleitermarkt wird in den kommenden Jahren ein rasantes Wachstum prognostiziert. Eine robuste Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur für Halbleiter, die die Automobilindustrie unterstützt, wird in den kommenden Jahren neue Chancen für den indischen Halbleitermarkt eröffnen.

NordamerikaNordamerika ist die zweitgrößte Region. Es wird erwartet, dass sie bis 2031 einen Wert von 3 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,9 % entspricht. Angesichts zunehmender Handelsspannungen und nationaler Sicherheitsbedenken entwickeln die Vereinigten Staaten neue Strategien, um nicht weiter hinter Korea, Taiwan und China in der Halbleiterproduktion zurückzufallen. Der wachsende Elektroniksektor und die Halbleiterlösungen in Nordamerika dürften die Branche vorantreiben. Beschichtungsanlagen stellen unter anderem Kupferelektroden, High-k-Dielektrikum-Gate-Stacks und Kupferbarriere-/Keimschichten her. Der steigende Bedarf anelektronische BauteileDie steigende Nachfrage in der Automobilindustrie dürfte die Halbleiternachfrage ankurbeln und sich positiv auf den Markt für chemische Gasphasenabscheidung (CVD) auswirken. Amerikanische Unternehmen sind seit Jahrzehnten führend in der Entwicklung von Prozessoren, die moderne Technologien antreiben. Die Vormachtstellung der USA im Halbleiterbereich ist ein wesentlicher Grund für die wirtschaftliche Stärke und den technologischen Vorsprung des Landes. Der US-amerikanische Halbleitersektor hat seine weltweit führende Position bei wichtigen Zukunftstechnologien wie künstlicher Intelligenz (KI), Quantencomputing und hochentwickelten drahtlosen Netzwerken wie 5G behauptet. Die steigende Nachfrage nach Halbleiterchips im Zuge des technologischen Fortschritts wird die Nachfrage nach CVD-Anlagen und -Maschinen in der Region direkt ankurbeln.

EuropaEuropa ist die drittgrößte Region. Hier sind zahlreiche große und mittelständische Halbleiterunternehmen ansässig, darunter Philips Semiconductor, STMicroelectronics und Infineon Technologies – die drei größten Halbleiterhersteller Europas. Der potenzielle Markt für Halbleiterproduzenten und -händler wird mit der zunehmenden globalen Technologieabhängigkeit weiter wachsen, und damit auch der Markt für chemische Gasphasenabscheidung (CVD) in Europa. Um die Abhängigkeit von den USA und Asien bei der Kerntechnologie einiger ihrer wichtigsten Geschäftsbereiche zu verringern, erwägt die Europäische Union den Bau einer hochmodernen Halbleiterfabrik in Europa. Die EU untersucht Möglichkeiten zur Herstellung von Halbleitern mit Strukturgrößen unter 10 nm und letztendlich von Chips mit nur 2 nm. Ziel ist es, die Abhängigkeit von Ländern wie Taiwan bei den für 5G-Mobilfunksysteme, vernetzte Fahrzeuge, Hochleistungsrechner und andere Technologien benötigten Chips zu reduzieren. Beispielsweise haben die kaufkräftigsten Kunden von TSMC, wie Apple, ihren Hauptsitz in den USA, während der europäische Kundenstamm hauptsächlich aus Automobilherstellern besteht, die weniger fortschrittliche Chips benötigen. Im ersten Quartal 2021 entfielen lediglich 6 % des Umsatzes von TSMC auf Kunden in Europa und dem Nahen Osten. Nordamerika (67 %) und der asiatisch-pazifische Raum (17 %) trugen deutlich dazu bei. Zudem dürften die zunehmenden Investitionen im Land das Marktwachstum beeinflussen.