Markt für Anlagen zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) von Halbleitern Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Der weltweite Markt für Anlagen zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) von Halbleitern wurde im Jahr 2023 auf 14,34 Milliarden USD geschätzt. Er soll im Jahr 2032 30,13 Milliarden USD erreichen und im Prognosezeitraum (2024–32) mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,6 % wachsen. Kontinuierliche Fortschritte in der Halbleitertechnologie, darunter 5G, KI, IoT und Automobilelektronik, erfordern fortschrittliche CVD-Anlagen zur Herstellung von Hochleistungschips und -komponenten. Diese Technologien basieren auf hochentwickelten Materialien und Dünnschichtabscheidungsprozessen, die von CVD-Anlagen bereitgestellt werden.

Die chemische Gasphasenabscheidung, auch CVD genannt, ist ein Vakuumabscheidungsverfahren zur Herstellung von Feststoffen mit hervorragender Qualität und Funktionalität. Sie werden häufig im Halbleitersektor eingesetzt, um dünne Schichten herzustellen. Diese Materialien sind in der Regel robuster als andere Materialien und weisen einen hohen Reinheitsgrad auf. Sie werden häufig in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, darunter Beschichtungen, Elektronik und Katalyse.

Einer der Haupttreiber des Wachstums von Anlagen zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) ist die steigende Nachfrage nach Halbleiteranlagen. Weitere wichtige Treiber sind das Wachstum der Halbleiterindustrie, die Nachfrage der Bevölkerung nach Elektronik, der Anstieg der Investitionen in Halbleiteranlagen, die Entwicklung von CVD-Anlagen und die Verschärfung der Umweltvorschriften in Bezug auf Cr6. Darüber hinaus wird der Markt für Anlagen zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) während der oben genannten Prognose ein Wachstum der Nachfrage nach Solarzellen, der Anzahl der Endverbraucherindustrien in Entwicklungsländern sowie der Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten erleben.

Marktdynamik

Marktführer

Eine steigende Nachfrage nach Halbleiter- und Mikroelektronikbauteilen

Halbleiter erfüllen Aufgaben wie Hochleistungsrechnen, Betriebssteuerung, Eingabe- und Ausgabemanagement, Datenverarbeitung, Speicherung, Sensorik, drahtlose Kommunikation, verbesserte Effizienz und Energiemanagement zu angemessenen Kosten, wenn sie in komplexe mikroelektronische Schaltkreise integriert werden. Dank schneller Erfindungen konnte die Halbleiterindustrie billigere und exponentiell fortschrittlichere Waren herstellen. Darüber hinaus haben schnelle Veränderungen im Verbraucherverhalten im vergangenen Jahr die Aufmerksamkeit der Welt auf Technologie gelenkt. Als Reaktion auf die durch die Pandemie verursachten Einschränkungen stieg die Nachfrage nach Geräten und Infrastruktur zur Unterstützung der neuen Arbeits- und Lernumgebungen von zu Hause aus schnell an.

Regierungen und Branchenvertreter beobachten die Fortschritte im Mikroelektroniksektor aufmerksam, da sie das Potenzial haben, den Markt für das Internet der Dinge sowohl zu verändern als auch zu vergrößern. Forschung und Entwicklung (F&E) im Bereich Mikroelektronik könnten aufgrund der zunehmenden Nutzung von Virtual-Reality- und Augmented-Reality-Technologien aufgrund der drohenden Bandbreitenbeschränkung ausgeweitet werden.

Steigende Akzeptanz der Technologie bei mehreren Endnutzern

Eine sich rasch entwickelnde Technik zur Herstellung von Keramikfilmen und -beschichtungen für eine Vielzahl von Anwendungen ist die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) aus metallorganischen Vorläufern (MOCVD). Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), Graphen und Siliziumnanodrähte (Si-NWs) gehören zu den Nanotechnologiematerialien, die aufgrund der Entwicklung und Produktion von Batteriekomponenten für Elektrofahrzeuge stärker nachgefragt werden.

Webintegrierte drahtlose Gesundheitsgeräte, Wearables und der 3D-Druck von Organen und medizinischen Geräten auf Halbleiterbasis werden entscheidende Faktoren sein, die in Zukunft neue und kreative Wege der Gesundheitsversorgung ermöglichen. Ein modernes, vernetztes und selbstfahrendes Fahrzeug kann problemlos über 3.000 Chips mit den neuesten technologischen Funktionen verfügen. Halbleiter unterstützen die technologische Infrastruktur, die für die Aufrechterhaltung von Kommunikationsnetzwerken außerhalb der herkömmlichen stationären Umgebung im Fall der aktuellen, durch die Pandemie erzwungenen „Fernsteuerung“ erforderlich ist – sei es Arbeit, Lernen, Unterhaltung oder das Treffen mit Freunden und Familie.

Viele Smart Cities weltweit sind bestrebt, die städtischen Dienstleistungen und die wichtige öffentliche Infrastruktur für ihre Bürger zu verbessern. Dazu müssen sie nahezu jeden Aspekt der öffentlichen Infrastruktur mit einer breiten Palette von Geräten verbinden, die wiederum mit Einzelpersonen verbunden sind. Halbleiter werden diese vernetzte Infrastruktur mit Strom versorgen. Daher treiben alle diese Anwendungen das Segmentwachstum voran.

Marktbeschränkung

Hohe Investitionen in die Technologie

Der CVD-Aufbau zur Herstellung von Halbleitern kann schwierig und teuer sein. Da Gießereien und Outsourced Semiconductor Assembly and Test (OSAT)-Unternehmen ihre Produktion weiter steigern, um die steigende Chip-Nachfrage zu decken, rechnen sie mit zusätzlichem Druck auf die Investitionsausgaben. Der Bau einer neuen Gießerei kann zwischen 15 und 20 Milliarden US-Dollar kosten und erfordert umfangreiche Fertigungskompetenz und eine starke Infrastruktur. Die Back-End-Montage-, Verpackungs- und Testeinrichtungen können zwischen 5 und 7 Milliarden US-Dollar kosten. Darüber hinaus investieren Unternehmen einen erheblichen Teil ihres Umsatzes in Investitionen und F&E.

Um in der Halbleiterindustrie wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Unternehmen kontinuierlich einen erheblichen Anteil ihres Umsatzes in Forschung und Entwicklung sowie neue Anlagen und Ausrüstung investieren. Das Tempo des technologischen Wandels in der Branche erfordert, dass Unternehmen komplexere Designs und Prozesstechnologien entwickeln und Produktionsmaschinen einführen, die Komponenten mit kleineren Strukturgrößen herstellen können. Laut der Semiconductor Industry Association (SIA) kann die Fähigkeit, hochmoderne Halbleiterkomponenten zu entwickeln und herzustellen, nur aufrechterhalten werden, wenn man sich kontinuierlich dazu verpflichtet, mit den branchenweiten Investitionsraten von etwa 30 % des Umsatzes Schritt zu halten. All diese Faktoren behindern das Marktwachstum.

Marktchancen

Zahlreiche Forschungsaktivitäten

Der Markt ist Zeuge verschiedener Forschungsaktivitäten, die verschiedene Faktoren für einen Marktanbieter darstellen, in CVD zu investieren. So wurde im Dezember 2021 beispielsweise die direkte Erzeugung von hochorientiertem Monoschichtgraphen auf Saphir-Waferschichten von Zhaolong Chen und einem internationalen Forschungsteam für Nanochemie, intelligente Materialien und Physik aus China, dem Vereinigten Königreich und Singapur dokumentiert. Das Forschungsteam erreichte eine Entwicklungsstrategie, indem es eine elektromagnetische Induktions-CVD bei hoher Temperatur schuf. Diese Methode führte zu einer Graphenschicht mit deutlich erhöhter Trägermobilität und geringerem Schichtwiderstand.

Darüber hinaus entwickelte Agnitron im Juli 2020 eine Technik zur Herstellung des Halbleitermaterials Galliumoxid durch metallorganische chemische Gasphasenabscheidung unter Verwendung der Dual-Use-Agilis-Maschine (MOCVD). Darüber hinaus ermöglicht die Methode den Austausch verschiedener Materialien nach Bedarf. Alle derartigen Forschungsinitiativen bieten ein enormes Potenzial für Marktwachstum.

Regionalanalyse

Nach Regionen ist der globale Markt für Anlagen zur chemischen Gasphasenabscheidung von Halbleitern in die Regionen Asien-Pazifik, Nordamerika, Europa und Rest der Welt unterteilt.

Der asiatisch-pazifische Raum dominierte den Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 9,1 % verzeichnen. Die gestiegene Nachfrage nach Elektrofahrzeugen wird voraussichtlich das schnelle Wachstum des Automobilhalbleitermarkts im asiatisch-pazifischen Raum ankurbeln. Selbstfahrende Autos haben in wichtigen Automobilherstellerländern bereits viele Käufer angezogen, daher müssen die Automobilhersteller weiterhin Innovationen entwickeln, produzieren und verbessern. Indiens Wirtschaft ist aufgrund seiner Bevölkerung zu einer der am schnellsten wachsenden der Welt geworden. Der Automobilhalbleitermarkt des Landes wird in den kommenden Jahren voraussichtlich schnell wachsen. In den kommenden Jahren wird eine robuste Halbleiter-F&E-Infrastruktur, die die Automobilindustrie unterstützt, neue Möglichkeiten für den indischen Halbleitermarkt schaffen.

Nordamerika ist die zweitgrößte Region. Schätzungen zufolge wird es bis 2031 einen prognostizierten Wert von 3 Milliarden USD erreichen und eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 6,9 % verzeichnen. Angesichts der zunehmenden Handelsspannungen und Sorgen um die nationale Sicherheit entwickeln die Vereinigten Staaten neue Pläne, um zu verhindern, dass sie bei der Halbleiterproduktion der Region weiter hinter Korea, Taiwan und China zurückfallen. Der wachsende Elektroniksektor und die Halbleiterlösungen in Nordamerika werden die Branche wahrscheinlich vorantreiben. Abscheidungsgeräte stellen unter anderem Kupferelektroden, High-K-Dielektrikum-Gate-Stacks und Kupferbarriere-/Seed-Schichten her. Der steigende Bedarf an elektronischen Komponenten in der Automobilindustrie wird voraussichtlich die Halbleiternachfrage ankurbeln und sich positiv auf den Markt für chemische Gasphasenabscheidung auswirken. Seit Jahrzehnten sind amerikanische Unternehmen führend bei der Entwicklung von Prozessoren, die moderne Technologien vorantreiben. Die Vorherrschaft der Vereinigten Staaten im Halbleiterbereich ist ein wesentlicher Grund für die wirtschaftliche Dominanz und technologische Leistungsfähigkeit des Landes. Die Halbleiterbranche in den USA hat ihre weltweit führende Position bei wichtigen Zukunftstechnologien wie künstlicher Intelligenz (KI), Quantencomputern und hochentwickelten drahtlosen Netzwerken wie 5G behauptet. Die aktive Nachfrage nach Halbleiterchips mit dem Aufkommen zukünftiger Technologien wird die Nachfrage nach CVD-Maschinen und -Ausrüstung in der Region direkt ankurbeln.

Europa ist die drittgrößte Region. Europa ist die Heimat vieler großer und mittelgroßer Halbleiterunternehmen, wie Philips Semiconductor, STMicroelectronics und Infineon Technologies, den drei größten Halbleiterherstellern Europas. Der potenzielle Markt für Halbleiterhersteller und -händler wird weiter wachsen, da die Welt immer stärker von Technologie abhängig wird, und damit auch der Markt für chemische Gasphasenabscheidung in Europa. Um bei der Technologie, die den Kern einiger ihrer bedeutendsten Unternehmen bildet, nicht auf die USA und Asien angewiesen zu sein, erwägt die Europäische Union den Bau einer Fabrik für fortschrittliche Halbleiter in Europa. Die EU untersucht Möglichkeiten zur Herstellung von Halbleitern mit Strukturen kleiner als 10 nm und letztlich Chips mit einer Größe von nur 2 nm. Ziel ist es, die Abhängigkeit von Ländern wie Taiwan bei den Chips zu verringern, die für die Stromversorgung von 5G-Funksystemen, vernetzten Autos, Hochleistungsrechnern und anderen Technologien benötigt werden. So haben beispielsweise die vermögendsten Kunden von TSMC, wie Apple, ihren Hauptsitz in den USA, während seine europäische Kundschaft hauptsächlich aus Autoherstellern besteht, die weniger fortschrittliche Chips kaufen. Im ersten Quartal 2021 machten Kunden aus Europa und dem Nahen Osten nur 6 % des Umsatzes von TSMC aus, weit übertroffen von 67 % des Umsatzes aus Nordamerika und 17 % aus dem asiatisch-pazifischen Raum. Darüber hinaus dürften die wachsenden Investitionen im Land die Marktwachstumsrate beeinflussen.

Segmentanalyse

Der globale Markt für Anlagen zur chemischen Gasphasenabscheidung von Halbleitern ist nach Anwendung und Region segmentiert.

Nach Anwendung ist der globale Markt für chemische Gasphasenabscheidungsgeräte für Halbleiter in Gießereien, Hersteller integrierter Geräte (IDM) und Speicherhersteller unterteilt. Der Hersteller integrierter Geräte (IDM) dominiert den Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 9 % verzeichnen. Der Hersteller integrierter Geräte (IDM) umfasst Logik, Sensoren, Optoelektronik und diskrete Komponenten. (Ausgenommen Speicherhersteller). Ein Hersteller integrierter Geräte erstellt und vermarktet integrierte Schaltkreise (ICs) (IDM). Ein traditioneller IDM stellt seine Markenchips in einer Fertigungsanlage her und entwirft sie. Während andere Hersteller planare Architekturen zugunsten komplexer, dreidimensionaler (3D) Strukturen für Logik und Speicher aufgeben, streben IDMs eine Knotenskalierung über 10 nm bis 5 nm und sogar 3 nm an. Ein wesentlicher Schritt bei der Herstellung integrierter Schaltkreise ist die Dünnschichtabscheidung (ICs). Die am häufigsten verwendete Methode für das Dünnschichtwachstum ist CVD. Um bei CVD einen Film auf dem Wafer zu erzeugen, werden Vorläufer und Reaktanten in einer Prozesskammer gemischt, bevor sie in einen stationären Zustand versetzt werden. In diesem Zeitraum wird die Nachfrage nach Halbleiter-ICs voraussichtlich durch den Anstieg der Verkäufe von Unterhaltungselektronik und Mikroelektronik angetrieben. Es wird jedoch erwartet, dass die erhöhte Nachfrage nach Halbleiter-ICs die Fertigungskapazität der Hersteller von Halbleiterbauelementen verbessern wird, was den Bedarf des Marktes an chemischer Gasphasenabscheidung erhöhen könnte.

Der zweitgrößte Sektor sind Speicherhersteller. Eine der wichtigsten Produktkategorien im Halbleitergeschäft sind Speicherhalbleiter. Mit dem wachsenden Datenverbrauch weltweit steigt die Nachfrage nach Speicherprodukten. Verschiedene Anbieter erweitern ihr Speichergeschäft aufgrund der wachsenden Nachfrage aus den Bereichen Unterhaltungselektronik und Rechenzentren. Im August 2020 begann Samsung mit der Massenproduktion seines 16 GB LPDDR5 DRAM in seiner zweiten Produktionslinie in Pyeongtaek, Südkorea. Der 10-nm-Klasse-Prozess (1z) der dritten Generation des Unternehmens, der neue 16-Gb-LPDDR5, bietet die höchste mobile Speicherleistung und die größte Kapazität und bietet Verbrauchern Vorteile wie 5G- und KI-Funktionen. Dies wird vom Wachstum der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung profitieren. Darüber hinaus wird ThermVac Inc., ein koreanischer Hersteller von Spezialvakuumöfen, ab Januar 2022 die Prozesstechnologie sowie die Konstruktions- und Fertigungstechnologie für CVD-Geräte weiterentwickeln, die bei Temperaturen zwischen 900 °C und 2.400 °C eingesetzt werden können, um die Anforderungen in- und ausländischer Kunden zu erfüllen. Dies steht im Einklang mit der steigenden Nachfrage in Hightech-Sektoren wie Halbleitern, Solarenergie, Mobiltelefonen, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung nach hochtemperaturbeständigen CVD-Komponenten.

jüngsten Entwicklungen

• Juni 2024 – Auf dem International Congress on Far-UVC Science and Technology 2024 (ICFUST) an der St Andrews University in Schottland stellte Silanna UV eine 235 nm Quad-Hochleistungs-Far-UVC-LED vor. Mit einer Spitzenwellenlänge von 235 nm und einem kleinen LED-Gehäuse ist das SF1-3M1FWL1 ein Hochleistungs-Far-UVC-emittierendes Gerät, das eine breite Palette neuer Anwendungen und potenzieller Märkte eröffnet.
• Januar 2024 – Gemeinsam haben Wissenschaftler des Beijing Graphene Institute, der Soochow University und von Xiamen Silan Advanced Compound Semiconductor Co., Ltd. eine umfassende Übersicht erstellt, die einen methodischen Überblick über die Entwicklung und potenziellen Anwendungen von Graphen als Pufferschicht für das epitaktische Wachstum von Nitriden bietet.