3Dスタッキング市場 サイズと展望 2025-2033

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3Dスタッキング市場の牽引要因

クラウドコンピューティングにおける高速データ処理への需要の高まり

クラウドコンピューティングにおける高速データ処理への需要の高まりにより、世界の3Dスタッキング市場は大幅な成長を遂げています。クラウドベースのソリューションに移行する企業が増えるにつれ、効率的なデータ処理とストレージが重要な課題となっています。

• 例えば、Amazon Web Services (AWS) や Microsoft Azure などの企業は、増大するユーザーニーズとアプリケーションワークロードに対応するために、データセンターインフラストラクチャを継続的にアップグレードしています。 3Dスタッキング技術は、より高い帯域幅と低いレイテンシを提供することでこれらのニーズに対応し、データセンターやエンタープライズアプリケーションに最適です。

この機能はパフォーマンスを向上させ、クラウドコンピューティングに伴うワークロードの増加に対応することで、市場での普及を促進します。

IoTとコネクテッドデバイスの進歩

モノのインターネット（IoT）とコネクテッドデバイスの進歩は、3Dスタッキング市場の成長をさらに促進しています。数十億台のデバイスがインターネットに接続されると予想されており、半導体ソリューションに対する効率性とコンパクトさへの需要が高まっています。

3Dスタッキングは、小型パッケージで高いパフォーマンスを提供することでこれらの要件を満たします。これは、家庭、都市、そして様々な産業におけるスマートデバイスに不可欠です。米国商務省傘下の国立標準技術研究所（NIST）によると、2025年までに750億台以上のIoTデバイスが使用されると予測されており、この拡大するエコシステムにおいて3Dスタッキングが重要な役割を果たすことが浮き彫りになっています。

市場の制約

高い製造コストと技術的な複雑さ

高い製造コストと3Dスタッキングの技術的な複雑さは、市場の成長を阻害する可能性があります。3D積層ICの製造プロセスには特殊な材料と高度な設備が必要であり、全体的なコストは従来の2D積層ICよりも大幅に高くなります。このコスト格差は、中小企業によるこれらの先進技術の導入を阻み、市場参入を制限する可能性があります。

• 例えば、2023年7月、台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー（TSMC）は、台湾に先進的なチップパッケージング工場を建設するために28億7000万米ドルを投資すると発表しました。この工場は、特に生成AIアプリケーション向けの高性能半導体のパッケージングを担う予定です。これは、こうした先進技術に必要な多額の資本を浮き彫りにしており、中小企業にとって障壁となっています。

市場機会

人工知能（AI）および機械学習（ML）アプリケーションの拡大

人工知能（AI）および機械学習（ML）アプリケーションの拡大は、世界市場にとって大きな機会をもたらします。AIおよびMLシステムは、高速データ処理と効率的な電力消費に大きく依存しており、3Dスタッキング技術は、複数の層に積層された半導体部品を垂直統合することで、これらを強化します。これにより、信号遅延が短縮され、データスループットが向上します。これは、自動運転車、ヘルスケア、クラウドコンピューティングなどの分野におけるAIおよびMLの運用に不可欠です。

例えば、NVIDIAのAI駆動型GPUは、3Dスタックメモリを活用してディープラーニングアプリケーションの処理を高速化します。メモリを処理ユニットの近くにスタックすることで、これらのシステムはデータアクセスの高速化とパフォーマンスの向上を実現し、画像認識や予測分析などのリアルタイムAIタスクに不可欠です。AIとMLの導入が業界全体で拡大するにつれて、3Dスタッキングを活用した高性能コンピューティングシステムの需要が高まり、市場拡大を促進すると予想されます。

セグメンテーション分析

接続技術別

世界の市場は、3Dハイブリッドボンディング、3D TSV、モノリシック3Dインテグレーションの3つに分かれています。3Dハイブリッドボンディングは、高密度接続を可能にしながら生産コストを削減できるため、主要な接続技術として注目を集めています。この手法は、民生用電子機器やコンピューティングアプリケーションに不可欠な高性能チップの高度なパッケージングに特に有利です。 3Dハイブリッドボンディングは、チップの集積度を向上させ、消費電力を削減することで、スマートフォン、ノートパソコン、IoTデバイスなどの市場における小型で効率的なデバイスへの高まる需要にメーカーが対応することを可能にします。

デバイスタイプ別

世界市場は、メモリデバイス、MEMS/センサー、LED、産業用およびIoTデバイス、車載エレクトロニクスに分類されます。

メモリデバイスは、処理速度の向上とストレージ容量の増加に対する需要に牽引され、市場で大きなシェアを占めています。特にAIアプリケーションやデータ分析には高度なメモリソリューションが求められるため、3D NANDフラッシュメモリへの移行が重要な推進力となっています。例えば、米国半導体工業会（SIA）は、メモリデバイスを含む世界の半導体市場規模は2021年に5,550億ドルと評価され、メモリの進歩により2030年までに1兆ドルを超えると予測されていると報告しています。

方式別

3Dスタッキングの世界市場は、TSV、インターポーザベーススタッキング、ダイツーダイボンディング、ウェーハレベルスタッキングに分類されます。

シリコン貫通ビア（TSV）は、3Dスタッキングソリューションにおける高速相互接続に不可欠です。高密度かつ高性能なアプリケーションをサポートできるため、通信、データセンター、コンピューティングなどの分野で非常に重要になっています。TSVは、積層されたコンポーネント間のデータ転送を高速化し、レイテンシを低減し、システムパフォーマンスを向上させます。この技術は、クラウドコンピューティングやAIといった高性能分野におけるデータ処理の需要増大を支える上で極めて重要な役割を果たしています。

エンドユーザー別

世界の3Dスタッキング市場は、エンドユーザー別に、データセンター、クラウドコンピューティング、車載エレクトロニクス、通信、産業用アプリケーション、医療機器に分類されています。

データセンターとクラウドコンピューティングは、データストレージと計算能力に対する高まる需要に対応するために3Dスタッキング技術を採用している主要な消費者セグメントです。高性能でエネルギー効率の高いソリューションへのニーズが高まる中、3Dスタッキングはこれらの環境におけるパフォーマンス向上のための現実的な選択肢となります。例えば、AAGのレポートによると、パブリッククラウドサービスへのエンドユーザー支出は2023年に6,000億ドルを超えると予想されており、クラウドインフラストラクチャにおける3Dスタッキングの採用をさらに促進するでしょう。

企業市場シェア

3Dスタッキング市場の主要企業は、戦略的パートナーシップの構築、研究開発への多額の投資、そして新たな産業・社会ニーズに対応した接続ソリューションを強化する革新的な技術の導入によって成長を加速させています。

Micron Technology：3Dスタッキング市場における新興企業

Micron Technologyは、AIアプリケーションに不可欠な高性能と電力効率に注力しています。TSMCとの提携により製品統合が強化され、インメモリ技術のリーダーとしてのMicronの地位が確固たるものになっています。

Micron Technologyの最近の開発内容：

• Micron Technologyは、8層24GB HBM3 Gen2メモリを発売しました。このメモリは、1.2TB/sを超える帯域幅と、既存のメモリよりも50%高速な速度を実現しています。このイノベーションは、GPT-4などのAIモデルの電力効率を向上させ、トレーニング時間を短縮します。MicronはTSMCとの提携により、AIシステムへの統合性を向上させ、高帯域幅メモリにおけるリーダーシップを確固たるものにすることを目指しています。

地域別インサイト

アジア太平洋地域は3Dスタッキング市場において約40%のシェアを占め、市場を牽引しています。この地域の成長は、エレクトロニクスおよび半導体分野への投資を着実に増加させている中国や日本などの主要経済国によって牽引されています。

加えて、可処分所得の増加、先進的な消費者向け電子機器への需要の高まり、そして技術インフラ強化に向​​けた政府の取り組みも、この地域の成長を牽引しています。その結果、この地域は半導体製造と3Dスタッキング技術の進歩において依然として重要な地域となっています。

• インド：インドの3Dスタッキング産業は、半導体エコシステムの強化を目指す政府の取り組みに支えられ、勢いを増しています。インド電子情報技術省（MeitY）は、半導体およびディスプレイ製造の発展に向けた7,600億ルピー（100億米ドル超）のプログラムを発表しました。この取り組みは、3Dスタッキング技術への投資を誘致し、インドを電子機器の設計・製造における成長拠点として位置付けることを目的としています。
• 中国：中国は、半導体自給自足に向けた政府の取り組みを背景に、3Dスタッキング市場で積極的に事業を展開しています。VLSIによると、中国のメモリおよびファウンドリ生産能力は今後10年間で年平均成長率（CAGR）14.7%で成長すると予想されています。この成長は、エレクトロニクスやAIといった高成長セクターが牽引する、3Dスタッキングなどの高度なパッケージングソリューションに対する旺盛な需要を反映しています。
• 日本：日本市場は、半導体イノベーションにおける確固たる伝統の恩恵を受けています。2022年11月、Rapidusはポスト5Gファンドの次世代半導体研究開発プロジェクトに選定され、2022年度と2023年度に最大3,300億円の補助金を受け取りました。この投資は、高性能な電子部品に対する世界的な需要に応えるため、日本が3Dスタッキング技術の発展に注力していることを浮き彫りにするものです。
• 韓国： 韓国は3Dスタッキングのイノベーションをリードしており、SK Hynixなどの大手企業が最先端設備に多額の投資を行っています。SK Hynixは、2024年7月に9兆4000億韓国ウォン（約68億米ドル）を投じて新たな半導体工場を建設する計画を発表しました。この投資は、3Dスタッキングなどの先端技術における韓国の地位を強化し、世界の半導体市場における競争力を高めることを目的としています。
• 台湾： 台湾は世界市場で重要な役割を果たしており、世界の半導体製造能力の18%を占めています。国家貿易委員会によると、台湾は世界の先進的半導体製造能力の約92%を占めています。TSMCなどの企業は3Dスタッキングにおけるイノベーションの最前線に立っており、台湾は将来の集積回路において重要なプレーヤーとしての地位を確立しています。

北米市場動向

北米は3Dスタッキング業界において最も急速な成長が見込まれ、市場シェアの約30%を占めると予測されています。この成長は、北米における先進技術の急速な導入と、業界全体における小型で効率的なデバイスへの高い需要によって牽引されています。市場におけるイノベーションは、研究開発への多額の投資の恩恵を受けている主要プレーヤーによって牽引されています。北米の堅牢な技術エコシステムは、世界市場における主要プレーヤーとしての地位をさらに強化しています。

• 米国：米国は、影響力のあるテクノロジー企業と政府の支援により、3Dスタッキングにおいて極めて重要な役割を果たしています。 2022年7月、CHIPS法により、2022年度から2027年度にかけて、研究開発および製造に重点を置いた半導体関連事業に527億ドルが割り当てられました。これらの資金は、AIと機械学習の進歩に不可欠な3Dスタッキング技術を支援し、半導体イノベーションと次世代チップ設計における米国のリーダーとしての地位を強化することを目的としています。
• カナダ：カナダは政府の支援を受け、世界市場で躍進を遂げています。2024年7月、フランソワ＝フィリップ・シャンパーニュ大臣は、CMC Microsystemsが主導する2億2,000万ドル規模のプロジェクトに1億2,000万ドルを投資すると発表しました。この取り組みは、3Dスタッキング技術の向上を目指しており、イノベーションの推進と先進的な半導体製造能力の拡大を通じて、世界の半導体分野におけるカナダの競争力強化を目指しています。

各国の動向

• ドイツ：ドイツは、半導体分野に約200億ユーロ（221億5000万ドル）の投資を計画しており、3Dスタッキング産業の大幅な成長が見込まれています。経済省が発表したこの投資は、3Dスタッキング技術に重点を置き、様々な産業のパフォーマンス向上を目指した研究開発と先進的な製造能力の強化を目的としています。これらの取り組みは、世界の半導体市場におけるドイツの地位を強化するものと期待されます。

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3Dスタッキング市場のトップ競合他社

1. Samsung
2. Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. (TSMC)
3. Intel Corporation
4. Micron
5. UMC
6. Xperi
7. Tezzaron
8. Entegris
9. JCET
10. Mobacommunity
11. 3Dincites
12. Kuenz 

最近の開発状況

• 2024年9月 -Samsungは、2026年頃に3D積層SoCの量産を開始する予定です。ハイブリッドボンディングとTC-NCFを採用することで、性能をさらに向上させます。TC-NCFの初期テストは順調に進んでいますが、3nmプロセスでは歩留まり関連の問題が依然として残っており、Samsungにとって容易な挑戦ではないようです。
• 2024年6月 - Samsungは、メモリとプロセッサを垂直に積層することでデータ速度を向上させる3D HBMチップパッケージングサービスを導入しました。この方法は従来の2.5Dパッケージングに代わるもので、TSMCなどの競合他社に対する市場地位の強化を目指しています。