Markt für dünne Wafer Größe und Ausblick, 2024-2032

Marktübersicht

Die globale Marktgröße für dünne Wafer wurde im Jahr 2023 auf 12,7 Milliarden US-Dollar geschätzt und wird bis 2032 voraussichtlich 21,4 Milliarden US-Dollar erreichen, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 5,9 % im Prognosezeitraum (2024–2032) entspricht.

Dünne Wafer sind Halbleitersubstrate, die dünner als herkömmliche Wafer sind. Diese Wafer sind für die Herstellung von Halbleiterbauelementen erforderlich und ermöglichen Fortschritte in Elektronik und Technologie.

Aufgrund der steigenden Nachfrage der Branche nach ultradünnen Halbleiterwafern wird der Weltmarkt voraussichtlich deutlich wachsen. Viele der Herausforderungen, die mit herkömmlichen Chipproduktionsverfahren verbunden sind, wurden mit dem technologischen Fortschritt überwunden. Die wachsende Zahl von Dünnwafer-Nutzern und die zunehmende Verbreitung tragbarer Geräte werden wahrscheinlich das Wachstum des Lean-Wafer-Marktes ankurbeln. Das zunehmende Bewusstsein in Verbindung mit der Expansion des Halbleitersektors dürfte das Marktwachstum im Prognosezeitraum vorantreiben.

Höhepunkte

• 300 mm ist die gängigste Wafergröße auf dem Markt.
• Temporäres Bonden und Debonding halten je nach Verfahren den bedeutenden Marktanteil.
• Speicher beeinflusste das Marktwachstum nach Anwendung.
• Wafer Dicing generiert nach Technologie den höchsten Umsatz auf dem Markt.

Marktdynamik

Globale Markttreiber

Nachfrage nach miniaturisierten Technologien

Die wachsende Nachfrage nach kleineren und kompakteren elektronischen Geräten wie Smartphones, Wearables und IoT-Geräten ist ein wesentlicher Treiber für die Produktion dünner Wafer. Empfindlichere Wafer ermöglichen die Herstellung kleinerer und leichterer Halbleiterkomponenten und tragen so zum Trend der Miniaturisierung in der Elektronik bei. Die Smartphone-Industrie ist ein hervorragendes Beispiel für die Nachfrage nach miniaturisierter Elektronik. Laut IDC India werden die Smartphone-Lieferungen im Jahr 2024 voraussichtlich um 5–8 % steigen und 148 Millionen Einheiten erreichen. Verbraucher suchen immer wieder nach schlanken, leichten Smartphones mit erweiterten Funktionen. Dünnere Wafer ermöglichen die Herstellung kleinerer und effizienterer Halbleiterkomponenten und tragen so zur Miniaturisierung von Smartphones bei.

Darüber hinaus ist der Aufstieg von Wearables wie Smartwatches und Fitness-Trackern ein weiterer Bereich, in dem dünne Wafer eine wesentliche Rolle bei der Erzielung kompakter Formfaktoren bei gleichzeitiger Beibehaltung der Leistung spielen. Darüber hinaus verzeichnet der Wearable-Markt ein erhebliches Wachstum. Der Worldwide Quarterly Wearable Device Tracker von IDC gibt an, dass der globale Wearables-Markt bis 2021 voraussichtlich 396 Millionen Einheiten ausliefern wird. Dünne Wafer tragen zur Herstellung der kompakten Halbleiterkomponenten bei, die in diesen Wearables enthalten sind.

Ebenso umfasst das Internet der Dinge (IoT) eine breite Palette vernetzter Geräte, von intelligenten Haushaltsgeräten bis hin zu Industriesensoren . Viele IoT-Anwendungen erfordern kleine, energieeffiziente und kostengünstige Halbleiterlösungen. Dünne Wafer ermöglichen die Herstellung kompakter Chips, die für verschiedene IoT-Geräte geeignet sind. Infolgedessen trägt der Markttrend zu dünnen Wafern dazu bei, die kompakten und effizienten Halbleiterkomponenten zu entwickeln, die für den weit verbreiteten Einsatz von IoT-Geräten erforderlich sind.

Globale Marktbeschränkungen für dünne Wafer

Hohe Herstellungskosten

Das Dünnen von Wafern erfordert zusätzliche Schritte und Präzision, was die Herstellung komplexer und teurer macht. Hohe Herstellungskosten können ein Hindernis darstellen, insbesondere für kleinere Halbleiterhersteller oder Branchen, in denen Kosteneffizienz von entscheidender Bedeutung ist. Das Ausdünnen von Wafern erfordert komplizierte Schritte, um die gewünschte Dicke zu erreichen und gleichzeitig die strukturelle Integrität aufrechtzuerhalten. Fortschrittliche Technologien wie chemisch-mechanisches Polieren (CMP) und Schleifprozesse verdünnen die Wafer auf die erforderlichen Spezifikationen. Die Implementierung und Wartung dieser komplexen Ausdünnungsprozesse trägt erheblich zu den gesamten Herstellungskosten bei. Beispielsweise kann die Herstellung eines standardmäßigen 4-Zoll-500-um-Wafers zwischen einigen Dollar und 32,00 USD liegen. Ein 6-Zoll-Wafer kann weniger als 10,00 USD oder mehr als 100,00 USD kosten.

Laut einem Bericht der Semiconductor Industry Association (SIA) wird die globale Halbleiterindustrie im Jahr 2020 über 50 Milliarden US-Dollar in Forschung und Entwicklung investieren. Diese beträchtliche Investition zeigt das Engagement der Branche für die Weiterentwicklung von Technologien im Zusammenhang mit der Herstellung dünner Wafer. Darüber hinaus schätzt die International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), dass das Erreichen hoher Ausbeuten in der Halbleiterfertigung zusätzliche Investitionen von bis zu 30 % der gesamten Herstellungskosten erfordern kann. Dazu gehören Ausgaben für Qualitätskontrollmaßnahmen und fortschrittliche Technologie zur Steigerung der Erträge.

Globale Marktchance

Ausbau der 5G-Technologie

Der Einsatz von 5G-Netzwerken erfordert fortschrittliche Hochfrequenzkomponenten (RF), und dünne Wafer sind für die Herstellung von RF-Frontend-Modulen unerlässlich. Diese Module sind in 5G-Geräte integriert und ermöglichen eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und eine Kommunikation mit geringer Latenz. Die wachsende Nachfrage nach 5G-Smartphones wird die Nachfrage nach HF-Filtern ankurbeln. Nach Angaben der GSMA wird die 5G-Einführungsrate als Prozentsatz der Mobilfunkverbindungen in Kanada bis 2025 von 8 % im Jahr 2021 auf 49 % steigen.

Da Front-End-Module für viele drahtlose Anwendungen wie Basisstationen und 5G-Smartphones von entscheidender Bedeutung sind, ist Chinas umfangreiches Kapitalinvestitionsprojekt zur Entwicklung der heimischen Halbleiterindustrie in die zweite Finanzierungsphase eingetreten. Das Projekt wird fünf Jahre dauern und 204,15 Milliarden YUAN (28,9 Milliarden US-Dollar) kosten. Die Entwicklung der 5G-Technologie treibt die Entwicklung kleinerer, leistungsstärkerer Geräte voran. Dünne Wafer ermöglichen die Miniaturisierung von Halbleiterkomponenten wie Leistungsverstärkern, Filtern und Schaltern, die für 5G-Geräte wie Smartphones, Router und IoT-Geräte erforderlich sind. Die Nachfrage nach dünnen Wafern steht im Einklang mit dem Ziel der Branche, kompakte und effiziente 5G-fähige Geräte zu entwickeln.

Regionalanalyse

Asien-Pazifik dominiert den Weltmarkt

Die globale Marktanalyse für dünne Wafer wird in Nordamerika, Europa, im asiatisch-pazifischen Raum, im Nahen Osten und in Afrika sowie in Lateinamerika durchgeführt.

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste Anteilseigner des globalen Dünnwafer-Marktes und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 6,2 % wachsen. Die dominierende Stellung des asiatisch-pazifischen Raums in China und Japan wird zu einer verstärkten Akzeptanz hochwertiger Unterhaltungselektronik wie Wearables und Smart-Home-Geräte führen. Die Region hat sich zu einem globalen Zentrum für bedeutende Investitions- und Geschäftsmöglichkeiten entwickelt. Darüber hinaus schaffen die zunehmende Zahl an Investitionen und der anhaltende Ausbau der Geschäfte in asiatischen Ländern neue Chancen für das Marktwachstum der Region. Samsung Electronics gab im März 2023 bekannt, dass es in den nächsten 20 Jahren 230 Milliarden US-Dollar in den Bau von fünf neuen Speicher- und Foundry-Fabriken in Südkorea investieren wird. Die Investition ist Teil des ehrgeizigen Plans der koreanischen Regierung, in Yongin am Stadtrand von Seoul ein Mega-Halbleiterzentrum zu errichten, das als weltweit umfangreichste Chip-Produktionsbasis bezeichnet wird. Diese Expansion in der NAND-Flash-Speicher- und Fertigungsindustrie ist entscheidend für die steigende Nachfrage nach dünnen Wafern im asiatisch-pazifischen Raum.

Darüber hinaus wird erwartet, dass der globale Halbleitermarkt im asiatisch-pazifischen Raum aufgrund verbesserter wirtschaftlicher Bedingungen und einer steigenden Nachfrage nach Unterhaltungselektronik erheblich wachsen wird. Diese Faktoren tragen zum positiven Wachstum der APAC-Nachfrage nach Dünnwafern bei. Darüber hinaus spielt Japan eine wichtige Rolle in der Halbleiterindustrie, da es die Heimat mehrerer großer Hersteller und der Elektronikindustrie ist. Es wird erwartet, dass die Regierung eine Untersuchung einleitet, um zu prüfen, ob es sinnvoll ist, große Chiphersteller ins Land zu holen. Mittlerweile gelten in Japan ansässige Unternehmen als bedeutende Lieferanten der wichtigsten Halbleiterfertigungs- und Verpackungsmaterialien. Japanische Wechselkurse und hohe Produktionskosten erhöhen die Materialkosten für japanische Lieferanten und schaffen Chancen für andere Lieferanten in Low-End-Anwendungen.

Nordamerika wird im Prognosezeitraum voraussichtlich eine jährliche Wachstumsrate von 6,3 % aufweisen. Nordamerika hat einen beträchtlichen Marktanteil. Auf Länderebene haben die Vereinigten Staaten den größten Anteil in der Region. Einer der Hauptgründe dafür, dass die Vereinigten Staaten auf dem globalen Markt für dünne Wafer einen hohen Stellenwert haben, ist ihre umfangreiche Unterhaltungselektronikindustrie. Andere wichtige Sektoren wie das Gesundheitswesen und die Automobilindustrie tragen erheblich zur lokalen Nachfrage nach dünnen Wafern bei. Die Präsenz führender Hersteller von Leichtwafern im Land und robuste F&E-Initiativen haben das Marktwachstum in der Region beschleunigt. Zu den weiteren Faktoren, die die Dominanz der Vereinigten Staaten in der Dünnwafer-Industrie vorantreiben, gehören die Nachfrage nach Hochleistungselektronik und die Notwendigkeit der Miniaturisierung.

Europa hält einen beträchtlichen Marktanteil. Der Schwerpunkt des Vereinigten Königreichs auf Innovation und Forschung und Entwicklung hat die Dünnwafer-Industrie des Landes erweitert. Mehrere wichtige Akteure der Dünnwafer-Industrie haben Niederlassungen im Vereinigten Königreich gegründet und tragen so zur bedeutenden globalen Bewertung der Branche bei. Einer dieser Trends ist die zunehmende Beliebtheit von Hochleistungsrechnen (HPC) und Unterhaltungselektronik.

Segmentanalyse

Der globale Dünnwafermarkt ist nach Wafergröße, Prozess, Anwendung, Technologie und Region segmentiert.

Der Markt ist weiter nach Wafergröße in 125 mm, 200 mm und 300 mm unterteilt.

300 mm ist die gängigste Wafergröße auf dem Markt.

Der 300-mm- oder 12-Zoll-Wafer ist der aktuelle Industriestandard für die Halbleiterfertigung. Es bietet eine deutlich höhere Produktionseffizienz und Kosteneffizienz als kleinere Wafergrößen. Die größere Oberfläche eines 300-mm-Wafers ermöglicht die Produktion von mehr Halbleiterbauelementen pro Wafer, wodurch die Herstellungskosten pro Chip gesenkt werden. Die Halbleiterindustrie hat die 300-mm-Wafergröße weitgehend übernommen, was eine höhere Produktionskapazität ermöglicht und die Entwicklung fortschrittlicher Mikroprozessoren, Speichergeräte und anderer komplexer integrierter Schaltkreise unterstützt. Der Übergang zu 300-mm-Wafern war entscheidend für die Steigerung der Gesamteffizienz der Halbleiterfertigung und die Förderung der Entwicklung modernster Technologien.

Die 200-mm-Wafergröße, also 8-Zoll-Wafer, ist seit Jahrzehnten der Industriestandard in der Halbleiterfertigung. Es stellt ein Gleichgewicht zwischen Kosteneffizienz und Produktionskapazität her. Halbleiterhersteller verwenden häufig 200-mm-Wafer zur Herstellung verschiedener integrierter Schaltkreise, darunter Mikrocontroller und analoge Geräte. Während größere Wafergrößen eine größere Skalierbarkeit der Produktion ermöglichen, bleibt die 200-mm-Größe für bestimmte Anwendungen nützlich, insbesondere in Fabriken mit für diese Größe optimierten Geräten. Dabei werden Kosteneffizienz und die Fähigkeit, ausreichend Chips pro Wafer zu produzieren, in Einklang gebracht.

Basierend auf dem Prozess ist der Markt in temporäres Bonden, Debonding und den Träger-/Taiko-Prozess fragmentiert.

Temporäres Bonden und Debonding halten den größten Marktanteil.

Temporäres Bonden und Debonden sind Prozesse bei der Herstellung dünner Wafer, bei denen ein dünner Wafer für verschiedene Verarbeitungsschritte wie Dünnung, Schleifen oder Rückseitenbearbeitung vorübergehend an ein Trägersubstrat gebondet wird. Im Anschluss an diese Schritte wird der dünne Wafer vom Trägersubstrat getrennt und für die weitere Verarbeitung oder Integration in Halbleiterbauelemente vorbereitet. Das temporäre Bonden trägt dazu bei, den gedünnten Wafer während der nächsten Herstellungsschritte zu schützen. Mit der wachsenden Nachfrage nach dünnen Wafern in modernen Halbleiteranwendungen besteht ein größerer Bedarf an temporären Bond- und Debonding-Prozessen. Dieses Segment richtet sich an die Bedürfnisse von Branchen, die nach kompakten, leistungsstarken elektronischen Geräten suchen.

Trägerloser/Taiko-Prozess

Beim Carrier-Less- oder Taiko-Verfahren wird ein einzelner dicker Wafer, ein sogenannter „Donor“- oder „Handle“-Wafer, verwendet, der dann auf die gewünschte Dicke verdünnt wird. Im Gegensatz zum temporären Kleben und Lösen gibt es kein separates Trägersubstrat. Stattdessen wird der gedünnte Wafer direkt verarbeitet, wobei der verbleibende dicke Teil für nachfolgende Dünnungsprozesse wiederverwendet wird. Das Carrier Less/Taiko-Verfahren erfüllt spezifische Fertigungsanforderungen und -präferenzen und bietet eine Alternative zu temporären Klebemethoden. Es kann bei Anwendungen bevorzugt werden, bei denen die Einfachheit des Prozesses und die Möglichkeit der Wiederverwendung mit den Fertigungszielen übereinstimmen.

Der Markt kann je nach Anwendung in MEMS, CMOS-Bildsensoren, Speicher, HF-Geräte, LEDs, Interposer und Logik unterteilt werden.

Speicher beeinflusste das Marktwachstum.

Smartphone-Hersteller dominierten das Speichersegment und machten den Großteil des Dünnwafer-Marktanteils aus. Dünne Wafer werden zur Herstellung verschiedener Speichergeräte verwendet, darunter dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) und NAND-Flash-Speicher . Der Ausdünnungsprozess trägt dazu bei, die Gesamtgröße von Speicherchips zu reduzieren. Speichergeräte sind wesentliche Komponenten in Computern, Smartphones, Tablets und anderen elektronischen Geräten. Fortschritte in der Dünnwafer-Technologie verbessern die Leistung und Kapazität von Speicherchips.

Abhängig von der Anwendung wird erwartet, dass das LED-Segment im Prognosezeitraum den Markt beeinflussen wird. Dies ist auf den zunehmenden Einsatz dünner Wafer in LEDs zurückzuführen, was den Herstellern hilft, ihre Rentabilität zu steigern. In LEDs werden üblicherweise zahlreiche elektronische Geräte und Komponenten zur Herstellung dünner Wafer verwendet.

Der Markt ist je nach Technologie in Waferschleifen, Waferpolieren und Waferwürfeln unterteilt.

Wafer Dicing generiert den höchsten Umsatz auf dem Markt.

Unter Wafer Dicing versteht man den Prozess der Trennung von Halbleiterwafern in einzelne Chips oder Chips. Dies erfolgt typischerweise, nachdem der Wafer verdünnt und zur Herstellung funktionsfähiger Halbleiterbauelemente verarbeitet wurde. Beim Würfeln wird präzise entlang vordefinierter Linien geschnitten, um einzelne Chips zu trennen. Das Zerteilen von Wafern ist ein wichtiger Schritt bei der Herstellung diskreter Halbleiterbauelemente, integrierter Schaltkreise und anderer elektronischer Komponenten. Es ist notwendig, die endgültige Form von Halbleiterchips zu schaffen, die verpackt und in elektronische Systeme integriert werden können.

Beim Waferschleifen handelt es sich um eine Technik zur Reduzierung der Dicke eines Halbleiterwafers durch mechanisches Entfernen von Material von seiner Oberfläche. Eine Schleifscheibe mit Schleifpartikeln schleift den Wafer und reduziert dabei schrittweise seine Dicke, um die gewünschten Spezifikationen zu erfüllen. Das Waferschleifen ist eine gängige Methode zum Ausdünnen von Wafern, um bestimmte Dickenanforderungen zu erfüllen, insbesondere bei der Herstellung ultradünner Halbleiterbauelemente. Dieser Prozess ist von entscheidender Bedeutung für Anwendungen, die eine präzise Kontrolle der Dicke erfordern.

jüngsten Entwicklungen

• September 2023 – Shin-Etsu Chemical hat sein QST-Substratgeschäft für den Einsatz in GaN-Leistungsgeräten erweitert.
• Januar 2024 – Infineon Technologies und SK Siltron CSS bestätigten eine langfristige Liefervereinbarung für Siliziumkarbid (SiC).
• August 2023 – EV Group (EVG), ein führender Anbieter von Wafer-Bonding- und Lithografie-Geräten für die MEMS-, Nanotechnologie- und Halbleitermärkte, hat neue Entwicklungen in der 3D-/heterogenen Integration und Augmented Reality (AR)-Wellenleiterfertigung angekündigt, die durch seinen fortschrittlichen Wafer ermöglicht werden -zu-Wafer- (W2W) und Die-zu-Wafer- (D2W) Hybrid-Bonding-, Messtechnik- und Nanoimprint-Lithographie-Lösungen (NIL).