Marktbericht für Halbleiter-Ätzanlagen: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Produkttyp (Ätzanlagen mit hoher Dichte, Ätzanlagen mit niedriger Dichte), Ätzverfahren (Leiterätzen, Dielektrikumätzen, Polysiliziumätzen), Preisklasse (Einsteiger (200 USD)), Anwendungen (Foundries, MEMS, Sensoren, Leistungshalbleiter, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika). Prognosen für 2025–2033.

Wachstumsfaktoren des Marktes für Halbleiterätzanlagen

Erhöhung der Investitionsausgaben für die Halbleiterverarbeitung

Die Entwicklung von Halbleitern gemäß dem Mooreschen Gesetz und das stetige Wachstum der Branche wurden durch erhebliche Investitionen und internationale Zusammenarbeit ermöglicht. Die Expansion der Branche wird voraussichtlich auch weiterhin durch Investitionen befeuert werden. Das zunehmende Engagement der Regierung im Halbleitersektor ist ein weiterer wichtiger Faktor, der die Nachfrage nach Ätzanlagen für Halbleiter steigert. So konzentriert sich die chinesische Regierung beispielsweise auf die Unterstützung der Chipindustrie und hat bis 2030 Investitionen von über 150 Milliarden US-Dollar budgetiert, um die Halbleiterproduktion anzukurbeln.

Angesichts des anhaltenden globalen Chipmangels bereiten sich Halbleiterunternehmen weltweit darauf vor, erheblich in ihre Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen zu investieren, um die steigende Nachfrage zu decken. Viele namhafte Unternehmen investieren in den Ausbau ihrer Produktionsanlagen. So kündigte Bosch im Februar 2022 an, die Waferproduktion in Reutlingen zu erweitern. Bis 2025 sollen dort für mehr als 250 Millionen Euro zusätzliche Produktionsflächen und die erforderlichen Reinraumanlagen geschaffen werden. Solche Investitionen fördern den Markt für Halbleiter-Ätzanlagen.

Ausweitung des Einsatzes in der Automobilindustrie

Halbleiter werden in modernen Hightech-Automobilen für wichtige Funktionen wie Sensorik, Sicherheitsfunktionen, Displays, Steuerung und Energiemanagement eingesetzt. Sie finden zunehmend Verwendung in Elektro- und Hybridfahrzeugen, deren Verbreitung stark zunimmt. Sicherheitssysteme und teilautonome Fahrassistenzsysteme werden durch Halbleiterbauelemente ermöglicht. Darüber hinaus kommen Totwinkelwarner, Rückfahrkameras und weitere Technologien zum Einsatz.KollisionsvermeidungssensorenAdaptive Geschwindigkeitsregelung, Spurwechselassistent, Airbag-Auslösesensoren und Notbremssysteme sind Beispiele für intelligente Funktionen, die durch Halbleiter ermöglicht werden und dadurch die Expansion des Marktes beschleunigen.

Marktbeschränkung

Handelsunsicherheiten und Halbleiterspeichermärkte

Die Folgen des US-chinesischen Handelskriegs und der globalen politischen Unsicherheit wirken sich auf die Elektronikindustrie aus. Die sich verlangsamende Entwicklung der Halbleiterindustrie ist auf die Unsicherheit in der Weltwirtschaft zurückzuführen, die im Allgemeinen dem anhaltenden Handelsstreit zwischen China und den USA, der Abschwächung des chinesischen Wirtschaftswachstums und der allgemeinen Trägheit zugeschrieben wird. Hinzu kommt, dass Halbleiter eine komplexe Produktionslieferkette aufweisen und ein intensiv gehandeltes Gut sind. Übermäßig komplizierte Zoll- und Handelsgesetze, -prozesse und -praktiken können die Lieferketten von Halbleitern erheblich stören und kostspielige Hindernisse schaffen, die Verbrauchern und Unternehmen schaden. Solche Faktoren können das Marktwachstum hemmen.

Marktchance

Rasanter technologischer Fortschritt und Übergang

Halbleiter bilden heute die Grundlage für die spannendsten Zukunftstechnologien, darunter künstliche Intelligenz, Quantencomputing und fortschrittliche drahtlose Netzwerke. Da innovative Technologien in nahezu allen Lebensbereichen rasant Einzug halten, entwickeln sich auch Halbleiter und Mikroelektronik stetig weiter, um den komplexen Anforderungen einer sich ständig wandelnden digitalen Welt gerecht zu werden. Big Data und künstliche Intelligenz beschleunigen dieses Wachstum zusätzlich und erfordern immer kleinere und leistungsfähigere Chips, was deren Herstellung anspruchsvoller macht und technologische Fortschritte notwendig macht. Dies hat zur Entwicklung neuer Produkte auf dem Markt geführt.

Lam Research hat beispielsweise im Februar 2022 eine neue Produktlinie selektiver Ätzgeräte vorgestellt, die innovative Waferfertigungstechniken und einzigartige chemische Verfahren nutzen, um Chipherstellern die Entwicklung von Gate-All-Around (GAA)-Transistorarchitekturen zu ermöglichen. Das Portfolio selektiver Ätzgeräte von Lam, das die drei neuen Produkte Argos, Prevos™ und Selis umfasst, bietet einen entscheidenden Vorteil bei der Entwicklung und Fertigung fortschrittlicher Logik- und Speicherhalbleitersysteme. Die genannten Faktoren schaffen somit Wachstumschancen für den globalen Markt.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste Marktteilnehmer im globalen Halbleiter-Ätzanlagenmarkt und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 4,3 % verzeichnen. In dieser Region befinden sich die weltweit größten Halbleiter-Foundries mit bedeutenden Unternehmen wie TSMC und Samsung Electronics. Taiwan, Japan, Südkorea und China sind wichtige Länder mit signifikanten Marktanteilen in der Region. China verfolgt ehrgeizige Pläne für die Halbleiterindustrie. Mit Investitionen in Höhe von 150 Milliarden US-Dollar baut das Land seine heimische IC-Industrie aus und plant, die Produktion von Schaltkreisen deutlich zu steigern. Großchina, bestehend aus Hongkong, China und Taiwan, ist ein geopolitischer Brennpunkt. Viele chinesische Unternehmen sehen sich aufgrund des US-chinesischen Handelskriegs, der die Spannungen in dieser Region mit modernster Prozesstechnologie verschärft, gezwungen, in ihre Halbleiter-Foundries zu investieren.

Darüber hinaus zählt Indiens Wirtschaft aufgrund seiner enormen Bevölkerungszahl derzeit zu den am schnellsten wachsenden weltweit. Prognosen zufolge wird der Markt für Halbleiter im Automobilsektor in den kommenden Jahren deutlich wachsen. Die starke Forschungs- und Entwicklungsinfrastruktur der Automobilindustrie im Bereich Halbleiter wird dem indischen Markt für Halbleiterätztechnik in den nächsten Jahren neue Chancen eröffnen.

Markttrends in Nordamerika

Für Nordamerika wird im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 3,9 % erwartet. Angesichts zunehmender Handelsspannungen und nationaler Sicherheitsbedenken entwickeln die USA neue Strategien für Nordamerika, um im Bereich der Halbleiterproduktion nicht hinter Korea, Taiwan und möglicherweise sogar China zurückzufallen. Die US-Regierung hat für 2021 Finanzmittel in Höhe von 50 Milliarden US-Dollar beantragt, um die lokale Chipfertigung zu fördern. Im US-Bundesstaat Arizona befinden sich Chipwerke, und TSMC erwägt, dort zusätzlich mehrere zehn Milliarden US-Dollar zu investieren. Die staatlichen Subventionen für den Bau der TSMC-Werke werden das Unternehmen voraussichtlich in einen wettbewerbsintensiven Markt bringen, in dem es mit Intel und Samsung Electronics konkurrieren wird.

Darüber hinaus verzeichnet Kanada bedeutende Partnerschaftsaktivitäten auf dem Markt. So kündigte ventureLAB im Oktober 2020 eine neue Partnerschaft mit TSMC an, um die Hardware Catalyst Initiative auszuweiten und innovative kanadische Technologieunternehmen weiter zu fördern. Das Angebot an Halbleiterchips, die unter anderem in Automobilen verwendet werden, reicht seit Kurzem nicht mehr aus, um die weltweite Nachfrage zu decken. Chiphersteller berücksichtigen die anhaltend hohe Nachfrage nach ihren Produkten in ihren Zukunftsprognosen, da die Halbleiterknappheit die Automobilindustrie und andere energieintensive Branchen weiterhin belastet.

Markttrends in Europa

In Europa trieb die Integration von Elektronik in der Automobilindustrie den Aufstieg von Halbleiterfertigungsanlagen voran. Die steigende Nachfrage nach Halbleitern für fortschrittliche Automatisierung, künstliche Intelligenz und das Internet der Dinge (IoT) wird den Markt für Halbleiterätzanlagen im Prognosezeitraum voraussichtlich weiter wachsen lassen. Die Automobil- und Industriebranche bergen aufgrund der hohen Stückzahlen von Halbleitern, die die Nachfrage nach Halbleiterätzanlagen antreiben, ein größeres Potenzial als andere Branchen. Die Europäische Union erwägt den Bau einer hochmodernen europäischen Halbleiterfabrik, um die Abhängigkeit von den USA und China bei der Kerntechnologie einiger ihrer wichtigsten Industriezweige zu verringern. Darüber hinaus sucht die EU nach Möglichkeiten, Halbleiter mit Strukturgrößen unter 10 nm und schließlich Chips mit einer Dicke von nur 2 nm herzustellen. Um 5G-Mobilfunksysteme, vernetzte Fahrzeuge, Hochleistungsrechner usw. zu ermöglichen, ist eine geringere Abhängigkeit von Ländern wie Taiwan bei der Chipproduktion wünschenswert. Die genannten Faktoren treiben daher die regionale Marktexpansion voran.

Im Rest der Welt (RoW) konzentriert sich der Markt für Ätzanlagen für die Halbleiterindustrie stark auf wenige Regionen, und der Absatz dieser Anlagen ist in den meisten anderen Regionen sehr gering oder gar nicht vorhanden. Daher ist der Absatz von Ätzanlagen im aktuellen Marktumfeld im Rest der Welt (einschließlich Lateinamerika, Naher Osten und Afrika) gleich null oder extrem niedrig. Diese Region birgt jedoch einige potenzielle Aspekte, die die Nachfrage nach Anlagen zur Halbleiterfertigung im Prognosezeitraum ankurbeln könnten.

Einblicke in Produkttypen

Basierend auf dem Produkttyp wird der globale Markt in Ätzanlagen mit hoher Dichte und Ätzanlagen mit niedriger Dichte unterteilt.

Das Segment der Anlagen zur hochdichten Ätzung hält den größten Marktanteil und wird voraussichtlich im Prognosezeitraum ein jährliches Wachstum von 5,5 % verzeichnen. Die Leistungsfähigkeit eines mikroelektronischen Systems hängt von der Dichte der integrierten Bauelemente ab. Silizium-Interposer (Si-Interposer) gewinnen in der mikroelektronischen Gehäuseindustrie aufgrund ihres Potenzials für die aufkommende 2,5D-Systemintegration zunehmend an Bedeutung. Sie bieten eine technologisch vielversprechende und wirtschaftlich rentable Möglichkeit, hochdichte Verbindungen in mikroelektronischen Systemen zu realisieren. Darüber hinaus werden die Erholung und Expansion der Halbleiterindustrie in den kommenden Jahren maßgeblich von technologischen Innovationen abhängen. Der Markt kann solche Innovationen beispielsweise im neuen Chipset-Ansatz zur schnellen Entwicklung leistungsstarker Prozessoren beobachten.

Eine geringe Massendichte ist äußerst erwünscht; das Gewicht spielt bei allen ins Weltall beförderten Objekten eine entscheidende Rolle. Die aktuellen kommerziellen Startkosten liegen bei etwa 5000–6500 US-Dollar pro Pfund. Auch eine gute Bearbeitbarkeit ist wichtig, da diese kleinen Mengen speziell entwickelter Bauteile üblicherweise maschinell bearbeitet werden. Die Keramikwerkstoffe, die diese Anforderungen erfüllen, sind verschiedene BN-SiO₂-basierte Verbundwerkstoffe, die ursprünglich in der UdSSR/Russland entwickelt und eingesetzt und später für die Verwendung in den USA optimiert wurden. Die Strukturierung von Silizium mittels Plasmaätzen zählt zu den am häufigsten angewandten Verfahren zur Herstellung von Siliziumbauteilen und -formen, insbesondere wenn hohe Maßgenauigkeit und Vertikalität gefordert sind.

Einblicke in die verschiedenen Ätzfilmtypen

Basierend auf der Art des Ätzfilms wird der globale Markt in Leiterätzung, dielektrische Ätzung und Polysiliziumätzung unterteilt.

Das Segment der Leiterätzung hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 4,6 % wachsen. Leiterätzanlagen werden häufig eingesetzt, um elektrisch aktivierte Materialien in verschiedenen Halbleiterbauelementen zu formen. Selbst geringfügige Abweichungen in diesen kleinen Halbleiterstrukturen können zu elektrischen Defekten führen, die die Leistung des Bauelements beeinträchtigen. Die Leiterätzstrukturen sind so klein, dass der Ätzprozess die physikalischen Grenzen der Wafergrößen tendenziell ausreizt. Die Leiterätzung erfolgt durch die Anwendung elektromagnetischer Verbrennungsenergie auf ein Gas, das ein chemisch empfindliches Element wie Fluor enthält. Das Wachstum des Marktes für Leiterätzsysteme ist stark von der Entwicklung des globalen Halbleiteranlagenmarktes abhängig.

Dielektrische Ätzprozesse entfernen nichtleitende Materialien während der Halbleiterfertigung. Moderne Speicherbauelemente weisen besonders anspruchsvolle Strukturen auf, wie beispielsweise extrem tiefe Löcher und Gräben, die mit engen Toleranzen gefertigt werden müssen. Siliziumdioxid (SiO₂) und Siliziumnitrid (Si₃N₄) sind zwei häufig verwendete Dielektrika in der Halbleiterverarbeitung. Die Halbleitertechnologie entwickelt sich mit der Verkleinerung der Strukturabmessungen, dem Bedarf an dielektrischen Schichten und Ätzanlagen, die eine präzise Kontrolle der kritischen Strukturgröße (CD) ermöglichen, stetig weiter. Angesichts der rasanten Entwicklung hin zu Halbleiterbauelementen mit 90-nm-Strukturen hat die Entwicklung einer geeigneten dielektrischen Ätzanlage höchste Priorität.

Anwendungseinblicke

Basierend auf den Anwendungsbereichen ist der globale Markt in Gießereien, MEMS, Sensoren und Leistungselektronik unterteilt.

Eine der häufigsten Anwendungen für die Halbleiterätzung sind Halbleitergießereien. Automatisierung, maschinelles Lernen und Analytik gewinnen für diese Anlagen zunehmend an Bedeutung. Die Nachfrage wird durch die Vorteile dieser Technologien angetrieben, darunter die Optimierung des Fertigungsprozesses und die Steigerung der Ausbeute ohne Qualitätseinbußen. Dank erweiterter Produktionskapazitäten und gesunkener Preise werden Anbieter voraussichtlich mehr Fertigungsaufträge annehmen, was zu einem deutlich größeren Angebot und zur Schließung von Engpässen in verschiedenen Branchen führen wird.

MEMS ist die Abkürzung für mikroelektromechanische Systeme. Die Prozesstechnologie ermöglicht die Herstellung winziger Systeme und integrierter Bauelemente, die elektrische und mechanische Komponenten vereinen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass mechanische Teile und elektronische Schaltungen auf demselben Substrat – üblicherweise Silizium – aus demselben Material gefertigt werden können. Das Ätzen ist ein entscheidender Schritt im MEMS-Herstellungsprozess, da entweder das Substrat oder die bereits abgeschiedenen Dünnschichten geätzt werden müssen, um eine funktionsfähige MEMS-Struktur zu erzeugen.