世界の集束イオンビーム市場：イオン源（Ga+液体金属、ガスフィールド、プラズマ）、アプリケーション（故障解析、ナノファブリケーション、デバイス変更、回路編集、偽造検出）、垂直タイプ（エレクトロニクスおよび半導体）別の情報

市場概況

世界の集束イオンビーム市場規模は、2023年に9億8,000万米ドルと評価され、 2032年までに18億米ドルに達すると予測されており、予測期間（2024年～2032年）中に7.5%のCAGRを記録します。ナノスケールプロセスを実行する際の集束イオンビームの精度と解像度は、重要な要素です。

集束イオンビームは、さまざまな科学技術分野で応用されているナノファブリケーションとイメージングのための非常に効果的な方法です。この技術は、通常ガリウムイオンである高濃度のイオン流を利用して、サンプルから材料を正確に除去したり、非常に高い精度で表面に材料を追加したりします。集束イオンビームの主な利点は、ナノスケールレベルで正確かつ限定された操作を実行できることです。これは、マイクロエレクトロニクス、材料科学、生物学研究などの分野では非常に重要です。集束イオンビームシステムは、イオン源、イオンカラム、スキャンシステム、および検出器で構成されます。材料の除去と堆積に加えて、集束イオンビームは、分析用のサンプルのイメージングと断面作成に広く使用されています。集束イオンビームは、小型デバイスの作成と研究のプロセスを変革し、科学者がナノスケールで複雑な構造を調査し、材料を制御できるようにしました。

半導体、エレクトロニクス、材料研究における小型化と高精度製造のニーズの高まりにより、集束イオンビーム システムの需要が高まっています。イオン源、スキャン システム、検出器の機能強化を含む集束イオンビーム技術の進歩により、システムの機能と効率が向上し、より広範な顧客基盤を獲得しています。さらに、材料特性評価、故障解析、生物学研究における集束イオンビームの使用が増えていることから、市場拡大の新たな見通しが生まれています。

ハイライト

• Ga+ 液体金属は、イオン源に基づいて最も高い収益シェアを生み出します。
• 故障解析はアプリケーション別で最大の市場シェアを占めています。
• エレクトロニクスと半導体は垂直型を通じて市場に大きく貢献しています。

市場動向

世界の集束イオンビーム市場の推進要因:

技術の進歩

高解像度顕微鏡の需要が高まり、研究開発への投資が増加しているため、技術の進歩が集束イオンビーム市場の主な推進力となっています。集束イオンビーム技術の進歩により、より効果的で正確なデバイスが開発されました。ガスアシストの集中イオンビームシステムにより、一貫性のある優れたナノ構造の製造が容易になりました。

高解像度顕微鏡は現在、さまざまな分野で広く使用されています。集束イオンビーム装置は、材料科学や生命科学の研究において、ナノスケールレベルで高解像度の画像化と分析を行う機能を提供します。これにより、革新的なソリューションが生み出されました。2022年8月、サーモフィッシャーは、クライオ電子トモグラフィー研究の進歩を加速するために特別に開発された自動化顕微鏡「サーモサイエンティフィックアークティスクライオプラズマ集束イオンビーム」を発表しました。

さらに、2023年2月には、日本電子株式会社が集束イオンビームと走査型電子顕微鏡（SEM）を組み合わせたハイブリッドシステムであるJIB-PS500iを発表しました。JIB-4700Fマルチビームシステムは、さまざまな試料の3次元形態観察、元素および結晶構造調査を実施します。したがって、これらすべての技術進歩が市場の成長を牽引しています。

世界の集束イオンビーム市場の制約:

集束イオンビーム技術の高コストと複雑さ

集束イオン ビーム技術は、材料科学、エレクトロニクス、半導体分野で、画像化、微細加工、分析の目的で広く使用されています。しかし、この製品のかなりの費用と複雑さは、もっと管理しやすいものにできるはずです。まず第一に、FIB システムに必要な資本支出は相当な額です。高度な FIB 機器は高額で、数百万ドルに達することも珍しくないため、主に著名な研究機関や企業でしか入手できません。初期費用が高額になるのは、イオン源、真空システム、高精度のステージ制御メカニズムなど、複雑な技術が使用されるためです。

さらに、運用に関連する費用も財政的負担の一因となっています。FIB システムは、継続的なメンテナンスと頻繁な校正を必要とし、高価なイオン源材料などの消耗品を必要とします。さらに、FIB システムを稼働させるには、振動がなく温度条件が一定である管理された環境が必要であり、運用コストが高くなります。FIB 技術の複雑さも困難を伴います。FIB システムの操作に習熟するには、特別なトレーニングと知識が必要です。サンプルの準備、調整、イオン ビーム管理に伴う複雑な手順には時間がかかり、正確で信頼性の高い結果を保証するには、訓練を受けた個人の専門知識が必要です。すべての機関が包括的なトレーニング プログラムに費やすリソースを持っているわけではないため、高度なトレーニングを受けたオペレーターが必要なことで、FIB 技術の一般的な使用が妨げられる可能性があります。

したがって、集束イオンビーム技術を適用することで、高解像度の画像化と微細加工において優れたスキルが得られます。しかし、その高額なコストと複雑な操作により、そのアクセス性と使用性が制限され、さまざまな分野での幅広い導入に大きな障害が生じています。

世界の集束イオンビーム市場の機会:

生体材料と生物サンプルの研究

生体材料や生物学的サンプルを分析するための多様な集束イオンビームシステムの利用が増えていることと、小規模でも情報を簡単に取得できることから従来の方法よりもこの技術が好まれるようになっていることが相まって、近い将来に世界市場の成長を促進すると予測される重要な要因となっています。

さらに、集束イオンビーム装置は、生物サンプルの研究方法を大きく変えました。界面接触を維持し、細胞構造が歪んでいない FIB で準備された TEM サンプルを使用することで、高解像度で詳細かつ正確な構造および化学データを取得できます。生体材料を理解し、進歩させるために不可欠な細胞表面相互作用が、細胞内で観察できるようになりました。デュアル ビーム FIBSEM 装置により、3 次元で構造と界面を理解できます。クライオ機能の組み込みなどの進歩により、生物物質をほぼ変化のない状態で調査できるようになり、以前に検査した標本に対する新しい洞察が得られます。

さらに、最近では、集束イオンビーム システムは、機械的品質のテスト、複雑な構造の研究、拡張を促進する相互作用の特定に広く利用されています。さらに、マイクロ電気化学システムや 3D トモグラフィーの製造にも広く使用されており、バイオサイエンスおよびバイオマテリアル業界をさらに充実させ、市場の成長を刺激しています。

分析

世界の集束イオンビーム市場は、イオン源、用途、垂直タイプに基づいてセグメント化されています。

イオン源に基づいて、世界の集束イオンビーム市場は、Ga+液体金属、ガスフィールド、プラズマに分類されます。

2023年はGa+液体金属セグメントが優勢でした。Ga+液体金属イオン源は、ガスフィールドやプラズマ源に比べて明確な利点があります。これらのイオン源は動作寿命が長いため、ダウンタイムが短縮され、頻繁な交換の必要性が低くなります。輝度が高く、画像の鮮明度が向上し、材料の操作精度が向上します。高解像度の画像化と精密な生産が不可欠なマイクロエレクトロニクスなどの業界でGa+液体金属源が広く利用されており、集束イオンビーム市場におけるその優位な市場地位がさらに高まっています。

環境への懸念が高まり、持続可能性が重視されるようになったため、ガス田は最も急速に成長しています。ガス田の集束イオンビームは、無毒で入手しやすい窒素ガスを使用します。これにより、ガリウムベースの集束イオンビームに伴う有害廃棄物に関する懸念がなくなり、市場での需要増加に貢献しています。

プラズマ分野は 2 番目に大きい分野です。集束イオン ビーム市場におけるプラズマ イオン ソースは、材料分析と微細加工の精度を向上させ、半導体、材料科学、エレクトロニクス分野での需要を高めています。高スループット アプリケーションの効率的な処理は、市場の成長に大きく貢献しています。

市場は、アプリケーションに基づいて、故障解析、ナノファブリケーション、デバイス変更、回路編集、偽造検出に分類されています。

2023 年には、主に半導体デバイスの複雑さが増したため、故障解析セグメントが主流となりました。これらのデバイスのサイズが小さくなり、複雑さが増すにつれて、欠陥の発見と評価はますます困難になっています。集束イオンビームシステムは、高解像度の画像を生成し、精密なミリングを実行して欠陥の広範な調査を可能にするため、このタスクに特に適しています。集束イオンビームシステムは、エンジニアが製造後に半導体コンポーネントを変更する回路編集アプリケーションによく使用されます。このプロセスには、電気経路の切断、新しい接続の確立、または回路のトラブルシューティングによる設計上の欠陥の修正やガジェットの効率の向上が含まれる場合があります。

ナノファブリケーション分野は最も急速に成長しています。ナノ加工ノズルや集束電子ビーム誘起堆積 (FEBID) ソースなどの特殊なナノファブリケーション ツールの開発がその要因です。これらの機器は、ナノスケールで材料を正確に堆積および除去するための高度な機能を提供します。集束イオン ビーム システムは、ナノスケールで材料を非常に正確に操作できるため、半導体デバイスの変更や修復に非常に役立ちます。集束イオン ビーム技術により、エンジニアはデバイス アーキテクチャを操作したり、不要な材料を除去したり、半導体デバイスに追加の機能を組み込んだりすることができます。

垂直タイプに基づいて、世界の集束イオンビーム市場は、エレクトロニクスおよび半導体、産業科学、バイオサイエンス、および材料科学に分類されます。

2023年には、より小型で高速で強力な電子機器の需要の高まりに対応するために、高度な製造および分析方法の必要性が高まっていることなど、さまざまな要因により、電子機器および半導体セグメントが優位に立っています。FIB技術は、材料の正確な操作、画像化、および障害の分析を行う優れた機能を備えているため、電子機器および半導体分野では不可欠なものとなっています。電子機器および半導体業界の強力な影響力、継続的な革新、および高度な製造技術の必要性により、電子機器および半導体業界はFIB市場の主要セクターとしての地位を確立しています。

バイオサイエンス分野は最も急速に成長しています。集束イオンビーム技術は、透過型電子顕微鏡 (TEM) や走査型電子顕微鏡 (SEM) のサンプルの準備など、さまざまな用途で利用されています。この技術により、生物サンプルの脆弱な部分を作成し、その後高解像度の画像化法を使用して検査することができます。カスタマイズされた医療処置に対するニーズの高まりも、集束イオンビーム産業のバイオサイエンス分野を刺激しています。集束イオンビーム技術により、各患者の独自の要件を満たすように特別に設計されたパーソナライズされたインプラント、義肢、その他の医療用品の製造が可能になります。

材料科学セグメントは 2 番目に大きいです。材料科学は、ナノ加工方法の進歩、解像度の向上、材料分析能力の向上を可能にするため、集束イオンビーム市場の発展に不可欠です。材料科学の進歩は、半導体製造、材料調査、バイオテクノロジーなどのさまざまな分野で新しい集束イオンビーム アプリケーションの進歩を促進します。

地域分析

北米が世界市場を支配

世界的な集束イオンビーム市場分析は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東、アフリカ、ラテンアメリカで実施されています。

北米は、世界最大の集束イオンビーム市場シェアを誇り、予測期間中に年平均成長率 7.3% で成長すると予測されています。北米地域は、最大の市場シェアを占め、集束イオンビーム (FIB) システム市場における支配的な地位を確立しています。北米の半導体、エレクトロニクス、材料科学分野に多数の有力企業が存在することが、この地域で集束イオンビーム技術が広く使用されている大きな理由です。たとえば、Raith は、ナノファブリケーション、電子ビームリソグラフィー、FIB-SEM ナノファブリケーション、レーザーリソグラフィー、ナノエンジニアリング、リバースエンジニアリングなど、さまざまなアプリケーションで著名な精密技術メーカーです。

さらに、JEOL は集束イオン ビーム (FIB) 技術を専門とする著名な科学機器企業です。この技術は、材料科学、ナノテクノロジー、半導体研究のさまざまな用途に不可欠です。JEOL の FIB システムは、試料のミリング、イメージング、準備の精密なプロセス向けに特別に設計されています。代表的なシステムの 1 つである JIB-4000PLUS には、優れた性能を持つガリウム イオン光学カラムが搭載されています。このシステムは、TEM (透過型電子顕微鏡) 専用の薄膜試料のミリング、堆積、準備を行うことができます。

さらに、この地域では技術革新とイノベーションに重点が置かれているため、集束イオンビーム システムの市場が活気づいています。市場の成長は、ナノテクノロジーの研究開発を支援する評判の高い研究機関、大学、政府の取り組みによって支えられています。さらに、北米には、集束イオンビーム システムの導入と商業化に役立つ、強力でよく発達したインフラストラクチャと規制環境があります。北米の強力な購買力と、細心の注意を払った製造への強い重点により、この地域の集束イオンビーム システムのニーズが高まり、集束イオンビーム技術の主要市場としての地位を確立しています。

アジア太平洋地域は、予測期間中に年平均成長率 7.9% を示すことが予想されています。この成長は、主にこの地域の電子および半導体部門の急速な拡大と、主要市場企業による研究開発費の増加によって推進されています。ロボットの使用が広まるにつれて、集積回路 (IC) などの電気機器の需要が大幅に増加しています。最新の World Robotics レポートでは、世界の工場に 553,052 台の産業用ロボットが設置されており、2022 年の前年比成長率は 5% になると予測されています。

さらに、新たに導入されたロボットの 73% はアジアで占められ、ヨーロッパとアメリカはそれぞれ 15% と 10% を占めています。したがって、この地域の産業は、集積回路 (IC) やその他のデバイスの大量生産に重点を置いています。これにより、材料や故障の調査のための集束イオンビームの需要が高まります。これにより、予測期間中に市場の成長が大幅に加速すると予想されます。

ヨーロッパは大きな市場シェアを占めています。ナノテクノロジーと半導体製造の進歩が、ヨーロッパの集束イオンビーム市場を牽引しています。これらの改善には、正確な材料特性評価とマイクロマシニングが必要です。市場は、材料科学、生物科学、電子工学の各分野でのアプリケーションの利用増加により成長しています。さらに、市場の拡大は、この地域の強力な研究開発インフラストラクチャ、技術進歩への多額の投資、および集束イオンビーム装置の著名なメーカーによって支えられています。多くの業界で高解像度の画像化と分析に対する需要が高まっていること、および研究プログラムに対する政府の有利な規制と資金提供が、ヨーロッパの FIB 市場の成長を牽引しています。

最近の動向

• 2023 年 12 月 –サーモフィッシャーサイエンティフィックは、体積電子顕微鏡法とクライオ電子トモグラフィーを実施するための新しいプラズマ FIB を発表しました。サーモサイエンティフィック Hydra Bio プラズマ集束イオンビーム (プラズマ FIB) は、クライオまたは樹脂包埋サンプルの体積電子顕微鏡法を実施する際のプロセスを簡素化したい細胞生物学者専用です。
• 2024 年 4 月 – サーモフィッシャーサイエンティフィック社は、2024 Analytica カンファレンスで、ラボ技術、分析、バイオテクノロジー、環境品質の分野の顧客向けに、新しくリリースされた最先端製品を紹介し、教育講演を行い、ライブラボ実験を実演します。