Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de materiales semiconductores por aplicación (fabricación, embalaje), por usuario final (electrónica de consumo, telecomunicaciones, fabricación, automoción, energía y servicios públicos, otros) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el periodo 2025-2033.

Factores de crecimiento del mercado de materiales semiconductores

Desarrollos tecnológicos e innovaciones de productos en materiales electrónicos.

Los semiconductores están pasando de sustratos rígidos, cortados o moldeados en discos o obleas delgadas, a materiales más flexibles como plástico y papel gracias a los avances en materiales y procesos de producción. Numerosos productos, como diodos emisores de luz, células solares y transistores, son resultado de esta tendencia hacia sustratos flexibles. Los materiales semiconductores tienen diversas aplicaciones en la producción de dispositivos eléctricos. Para la fabricación de células solares, detectores de radio, dispositivos de radiofrecuencia de alto rendimiento, fotorresistencias, tecnologías LED y circuitos integrados de microondas, los materiales semiconductores tienen una gran demanda en los sectores eléctrico y electrónico. Además, los dispositivos digitales optoelectrónicos y la conectividad en las telecomunicaciones impulsan la industria mundial de materiales semiconductores.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia desarrollaron en 2021 un material que funciona como una segunda capa de piel y que puede estirarse hasta un 200 % más allá de su tamaño inicial sin perder significativamente su corriente eléctrica. Según los investigadores, los fotodetectores blandos y flexibles podrían mejorar la eficacia de los dispositivos médicos implantables y portátiles, así como otras aplicaciones. Se prevé que la demanda de hardware de inteligencia artificial (IA) aumente considerablemente a medida que se expanda el mercado, dado que actualmente consume mucha energía y tiene un alto costo en forma de GPU, FPGA y ASIC.

El mercado de materiales semiconductores se está expandiendo globalmente gracias a los fotodetectores, los dispositivos electrónicos y las tecnologías inalámbricas. Los materiales semiconductores ofrecen un amplio rango de temperatura, alta conductividad eléctrica y bajo consumo de energía, características ventajosas para los equipos eléctricos. Además, tanto los diodos emisores de luz como los láseres utilizan semiconductores. También tienen numerosas aplicaciones en el sector del transporte. Los semiconductores se emplean en diversas industrias debido a su excelente resistencia al calor y la radiación. Asimismo, el creciente número de ventas de teléfonos inteligentes y otras tecnologías portátiles inalámbricas está impulsando el crecimiento de la industria de materiales semiconductores.

Restricción del mercado

Complejidad en el proceso de fabricación

El sector de los semiconductores se considera uno de los más complejos debido a los más de 500 pasos de procesamiento necesarios para su fabricación y a la variedad de productos, así como al entorno desafiante que enfrenta, como la demanda irregular y la volatilidad del mercado electrónico. Tan solo la fabricación de obleas de semiconductores puede implicar hasta 1400 etapas de procesamiento, dependiendo de la complejidad del proceso. El procedimiento continúa con la construcción de varios circuitos para producir el producto final después de la generación de transistores en la capa inferior. Las fábricas necesitan grandes volúmenes de nitrógeno líquido para mantener el ambiente de las instalaciones y de los FOUP, que transportan las obleas.

Los sustratos delgados de circuitos integrados se deforman fácilmente, especialmente en casos con salientes, donde la placa tiene menos de 0,2 mm de espesor. Los costos asociados a los chips flip-chip comienzan con los proveedores de sustratos de obleas, los proveedores de fabricación y los subcontratistas de ensamblaje y empaquetado. Los precios elevados se perciben a lo largo de todo el proceso, desde la repassivación y redistribución (RDL) en la fabricación de obleas hasta los sustratos orgánicos multicapa de alto rendimiento del proveedor de sustratos. Por lo tanto, el alto costo y la complejidad relacionados con los materiales semiconductores limitan la expansión del mercado.

Oportunidad de mercado

Mayor adopción de IA, IoT y análisis de datos.

El alto rendimiento de procesamiento de la IA requiere sustratos para la industria de semiconductores que sean flexibles y versátiles, y que se entreguen rápidamente para mantenerse al día con los avances de las TIC. La demanda de procesamiento rápido y en tiempo real también se ve impulsada por la creciente complejidad de las funciones en la electrónica de consumo. Además, a medida que avanza la tecnología IoT, capacidades como la inteligencia artificial (IA), el análisis de datos, la transferencia de datos en tiempo real y el procesamiento se están convirtiendo en estándares para todos los dispositivos modernos, lo que abre una gran oportunidad de mercado para los proveedores en el sector en estudio. El enfoque principal del mercado es la comercialización del negocio de sustratos para empaquetado económico y bajas propiedades térmicas. Un ejemplo es el lanzamiento en 2021 de un material de sustrato para empaquetado de semiconductores por parte de Industrial Solutions de Panasonic, que permite una baja deformación del paquete y una excelente fiabilidad a nivel de ensamblaje.

En la era de la inteligencia artificial, las nubes híbridas y el Internet de las Cosas, existe una creciente demanda de mayor eficiencia energética y rendimiento de los chips. Para mejorar sus capacidades y atender a una clientela más amplia, las empresas asiáticas buscan aumentar su capacidad de producción. La tecnología SiC también ofrece un mejor rendimiento de conmutación y térmico en comparación con dispositivos de silicio equivalentes. Para satisfacer la creciente demanda de aplicaciones de alta potencia en vehículos eléctricos y otras aplicaciones relacionadas con la energía, se están creando nuevos diseños de SiC.

Análisis segmentario

El mercado mundial de materiales semiconductores se clasifica por aplicación, usuario final y región.

Por aplicación, el mercado global de materiales semiconductores incluye la fabricación y el empaquetado.

Se espera que la sección de Fabricación mantenga la mayor cuota de mercado, con un crecimiento anual compuesto del 4,72 % durante el período de pronóstico. La Fabricación se subdivide en Productos Químicos para Procesos, Fotomáscaras, Gases Electrónicos, Auxiliares de Fotorresistencias, Objetivos de Pulverización Catódica, Silicio y Otros. El segmento de Silicio aportará la mayor contribución a la sección. Debido a su resistencia a temperaturas y corrientes extremadamente altas, el silicio es actualmente el semiconductor más utilizado en componentes electrónicos de potencia, como diodos, tiristores, IGBT y transistores MOSFET. Los principales beneficios de los semiconductores basados ​​en silicio son su larga vida útil, volumen compacto, peso ligero, producción sencilla, gran resistencia mecánica, bajos requisitos de energía y producción rentable. El uso y la popularidad del silicio como material semiconductor también están influenciados por sus características físicas.

El segmento de empaquetado tendrá la segunda mayor cuota de mercado. El empaquetado se subdivide en sustratos, marcos de conexión, encapsulados cerámicos, hilo de unión, resinas de encapsulado (líquidas), materiales de fijación de chips y otros. El segmento de sustratos contribuirá principalmente al mercado de empaquetado. Los dispositivos electrónicos, incluidos transistores, diodos y, en particular, circuitos integrados (CI), se depositan sobre sustratos fabricados con materiales semiconductores. Para disipar de forma adecuada y rápida el calor producido por los componentes en las capas conductoras, los sustratos deben tener una alta conductividad térmica. Además, los sustratos han experimentado un crecimiento considerable en comparación con otros tipos de componentes debido a su uso como base para placas de circuitos impresos y para la creación de ensamblajes compactos.

Por usuario final, el mercado global de materiales semiconductores incluye electrónica de consumo, telecomunicaciones, fabricación, automoción, energía y servicios públicos, y otros.

Se prevé que el sector de la electrónica de consumo crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 4,2 % y mantenga la mayor cuota de mercado durante el periodo de pronóstico. La creciente popularidad y accesibilidad de la electrónica de consumo han impulsado el desarrollo de materiales semiconductores. La compleja implementación de estos materiales, necesaria para dispositivos como ordenadores portátiles, tabletas, teléfonos móviles y relojes inteligentes, está provocando un auge en este sector. Gracias a sus capacidades superiores a las de la tecnología de silicio convencional, los materiales semiconductores de carburo de silicio (SiC) y nitruro de galio (GaN) tienen una gran demanda en la electrónica de consumo. Estos materiales permiten que los dispositivos de potencia operen a altos voltajes, temperaturas y frecuencias de conmutación.

El sector de las telecomunicaciones tendrá la segunda mayor cuota de mercado. Para aplicaciones de microelectrónica tradicionales, como circuitos integrados analógicos y digitales, se suele emplear silicio. Esto incluye numerosas aplicaciones en todos los equipos de telecomunicaciones utilizados en oficinas y hogares. Los semiconductores compuestos se utilizan en diversos nichos de mercado por sus características específicas, como banda prohibida ancha, alta movilidad y banda prohibida directa. Estos semiconductores se producen utilizando materias primas costosas y de alto riesgo.

Perspectivas regionales

La región Asia-Pacífico acaparará la mayor cuota de mercado, con Taiwán y China como principales contribuyentes. Taiwán ostentará la mayor participación, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 4,4% durante el período previsto. Taiwán es uno de los mayores productores de semiconductores a nivel mundial. Su sector de semiconductores está impulsado por empresas como Taiwan Semiconductor Manufacturing Limited (TSMC), United Microelectronics Corporation y otras compañías importantes. La escasez mundial de semiconductores también ha contribuido al auge de este sector.

La demanda de semiconductores ha aumentado debido al auge de la electrónica de consumo, los dispositivos conectados y otros aparatos, y muchos usuarios finales dependen de empresas taiwanesas para su suministro. El plan estratégico nacional del gobierno chino, «Hecho en China 2025», también ha desempeñado un papel crucial en este incremento. La expansión del sector de los semiconductores es el objetivo principal del plan. Además, el presupuesto de la Administración Nacional de Propiedad Intelectual de China (CNIP) para 2021 prevé dos millones de solicitudes anuales hasta 2023, lo que probablemente impulsará la demanda de materiales semiconductores.

Tendencias del mercado en Norteamérica

Norteamérica experimentará un crecimiento significativo en el mercado. Si bien el consumo de semiconductores se ha desplazado considerablemente hacia Asia-Pacífico en los últimos diez años, Estados Unidos ha mantenido su competitividad en la región norteamericana mediante una gestión eficaz de las cadenas de suministro globales de diseño y fabricación. La capacidad del país para mantener a nivel nacional el trabajo de diseño y fabricación de alto valor, exportando al mismo tiempo la producción de bajo valor, ha sido clave en esta estrategia. El sector estadounidense de semiconductores continúa dominando el mercado en áreas de alta inversión en I+D como el diseño de chips, la automatización del diseño electrónico (EDA), la propiedad intelectual (IP) y la tecnología de fabricación.

Numerosos comerciantes de la zona han formado alianzas para impulsar el crecimiento regional. Por ejemplo, SkyWater Technology, la única fundición de confianza de propiedad y gestión estadounidense, anunció en enero de 2021 una alianza público-privada con el condado de Osceola, Florida, y BRIDG para agilizar el acceso a servicios de fabricación para el desarrollo nacional de empaques avanzados para microelectrónica. Estados Unidos ha tenido un impacto significativo en la industria, atrayendo a empresas taiwanesas que antes trabajaban con fabricantes chinos y productores nacionales.