世界の半導体材料市場規模は、2021 年に 570 億 2,000 万米ドルと評価されました。 2030 年までに 709 億米ドルに達すると予想されており、予測期間 (2022 ～ 2030 年) 中に4.3% の CAGRで成長します。半導体材料の作成は、エレクトロニクス産業における最も重要な技術開発の 1 つです。この材料は、その強力な電子移動度、広い動作温度範囲、および低エネルギー要件により人気があります。半導体とは、導体と絶縁体または不導体との間に導電性を有する物質です。半導体は、シリコンやゲルマニウムのような純粋な元素、またはガリウムヒ素やセレン化カドミウムのような化合物のいずれかです。半導体材料の価格と入手可能性は、豊富なシリコンから高価な希土類元素まで多岐にわたります。シリコン (Si)、ゲルマニウム (Ge)、ガリウム砒素 (GaAs) を利用することで、電子機器メーカーは、電子機器を扱いにくく、移動不能にしていた以前の熱電子デバイスを置き換えることができました。半導体素子の発明以来、大幅な小型化により電子機器はより小さく、より持ち運びやすくなりました。
半導体材料は、世界のエレクトロニクス産業の革新者です。半導体は、エレクトロニクスを移動不能かつ大型にしてしまった真空管などの従来の熱電子デバイスを置き換えることができました。これは、固体の電子伝導性、広い温度範囲などを含むその顕著な特徴によるものです。エレクトロニクス分野の急速な進歩と先進的な家庭用電化製品の受け入れの増加は、半導体材料市場への設備投資を促進する主な理由の一部です。半導体業界の市場拡大は激動しているにもかかわらず、洗練された製品提供に対するニーズが高まっているため、マーケットメーカーやエンドユーザー組織は半導体材料の構築に取り組むことを余儀なくされています。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2021 |
| 研究期間 | 2020-2030 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 4.3% |
| 市場規模 | 2021 |
| 急成長市場 | 北米 |
| 最大市場 | アジア太平洋地域 |
| レポート範囲 | 収益予測、競合環境、成長要因、環境＆ランプ、規制情勢と動向 |
| 対象地域 |
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半導体は、新しい材料と生産の開発により、薄いディスクやウェーハに切断または成形された硬い基板から、より柔軟なプラスチックや紙に移行しつつあります。フレキシブル基板への傾向から、発光ダイオード、太陽電池、トランジスタなどの数多くの製品が生まれています。電気デバイスの製造において、半導体材料にはいくつかの用途があります。太陽電池、電波検出器、高性能 RF デバイス、フォトレジスタ、LED 技術、マイクロ波集積回路の製造のため、半導体材料は電気および電子分野で高い需要があります。さらに、オプトエレクトロニクス デジタル デバイスと通信における接続性が、世界の半導体材料産業を押し上げています。
ジョージア工科大学の研究者は2021年に、皮膚の第2層として機能し、電流を大幅に失うことなく初期サイズを最大200％超えて伸ばすことができる素材を開発した。研究者らによると、柔らかく柔軟な光検出器は、埋め込み型およびウェアラブル型の医療機器やその他の用途の有効性を向上させる可能性があるという。人工知能 (AI) ハードウェアは GPU、FPGA、ASIC の形で大量のエネルギーを使用し、多額の費用がかかるため、市場の拡大に伴い需要が大幅に増加すると予想されています。
半導体材料の市場は、光検出器、電子デバイス、無線技術の助けを借りて世界的に拡大しています。半導体材料は、広い温度範囲、高い電気伝導率、低いエネルギー消費を備えており、電気機器にとって有利です。さらに、発光ダイオードとレーザーは両方とも半導体を利用しています。さらに、輸送分野でも多くの用途があります。半導体は耐熱性や耐放射線性に優れているため、さまざまな産業で利用されています。さらに、スマートフォンやその他のワイヤレスウェアラブル技術の売上の拡大が、半導体材料業界の成長を推進しています。
半導体ビジネスは、製造とさまざまな製品に必要な 500 以上の処理ステップに加え、不安定な需要や不安定な電子市場などの困難な環境により、最も複雑なビジネスの 1 つとみなされています。製造プロセスの複雑さに応じて、半導体ウェーハの製造全体には最大 1,400 のプロセス段階が含まれる場合があります。この手順は、最下層でトランジスタが生成された後、最終製品を生成するためにいくつかの回路が構築されるまで続きます。工場では、施設の環境とウェーハを運ぶ FOUP を維持するために大量の液体窒素が必要です。
薄い IC 基板は歪みやすく、特に基板厚が 0.2mm 未満の突き出たケースでは歪みが生じやすくなります。フリップチップにかかるコストは、ウェハ基板のサプライヤー、製造サプライヤー、組み立て/パッケージングの下請け業者から始まります。価格の上昇は、ウェーハ製造の再パッシベーションおよび再配布 (RDL) から基板ベンダーの高性能多層有機ビルドアップ基板に至るプロセス全体を通じて感じられます。したがって、半導体材料に関連する高コストと複雑さが市場の拡大を妨げています。
AI の高い処理性能により、ICT の進歩に対応するために、柔軟で多用途な、迅速に納品可能な半導体産業用基板が必要になります。迅速かつリアルタイムの処理に対する需要は、家庭用電化製品の複雑な機能の拡張によっても高まっています。さらに、IoT テクノロジーの進歩に伴い、人工知能 (AI)、データ分析、リアルタイムのデータ転送、処理などの機能が最新のすべてのデバイスの標準になりつつあり、調査対象市場のベンダーに膨大な市場機会が開かれています。市場の主な焦点は、安価なパッキンと低熱特性を実現する基板ビジネスの商業化です。一例として、パナソニックのインダストリアルソリューションズ社が2021年に発売する半導体パッケージ基板材料が挙げられ、これによりパッケージの反りが低く、アセンブリレベルでの優れた信頼性が可能になります。
人工知能、ハイブリッド クラウド、モノのインターネットの時代では、エネルギー効率とチップのパフォーマンスの向上に対する要望が高まっています。スキルを向上させ、より広範な顧客にサービスを提供するために、アジアの企業はその能力を拡大するつもりです。 SiC テクノロジーは、同等のシリコン デバイスと比較して、スイッチング性能と熱性能も優れています。電気自動車やその他のエネルギー関連アプリケーションにおける高出力用途のニーズの高まりに応えるために、新しい SiC 設計が作成されています。
世界の半導体材料市場は、アプリケーション、エンドユーザー、地域ごとに分類されています。
製造セクションは最大の市場シェアを保持し、予測期間中に 4.72% の CAGR で成長すると予想されます。製造はさらに、プロセスケミカル、フォトマスク、電子ガス、フォトレジスト付属品、スパッタリングターゲット、シリコン、その他にサブセグメント化されます。シリコンセグメントがこのセクションに最も大きく貢献します。シリコンは、極度の高温や電流に対する耐性があるため、現在、ダイオード、サイリスタ、IGBT、MOSFET トランジスタなどのパワー エレクトロニクス コンポーネントで最も広く使用されている半導体です。長いライフサイクル、コンパクトな体積、軽量、簡単な製造、強い機械的強度、低い電力要件、およびコスト効率の高い製造がシリコンベースの半導体の主な利点です。半導体材料としてのシリコンの使用と人気は、その物理的特性にも影響されます。
パッケージング部門は第 2 位の市場シェアを保持します。パッケージングはさらに、基板、リードフレーム、セラミックパッケージ、ボンディングワイヤ、封止樹脂（液体）、ダイアタッチ材料、その他にサブセグメント化されます。基板セグメントは主にパッケージング市場に貢献します。トランジスタ、ダイオード、特に集積回路 (IC) などの電子デバイスは、半導体材料で構成される基板上に堆積されます。部品によって発生した熱を導体層から適切かつ迅速に除去するには、基板の熱伝導率が高くなければなりません。さらに、基板は、回路基板の基礎としての使用とコンパクトなアセンブリの作成により、他のすべてのタイプの中でも大幅な成長を遂げています。
家庭用電化製品部門は 4.2% の CAGR で成長し、予測期間中に最大の市場シェアを保持すると予測されています。家庭用電化製品の人気の高まりと手頃な価格は、半導体材料の開発に影響を与えています。ラップトップ、タブレット、携帯電話、スマートウォッチなどの消費者向けデバイスに必要な半導体材料の複雑な実装により、この分野の業界が成長しています。炭化ケイ素 (SiC) および窒化ガリウム (GaN) 半導体材料は、従来のシリコン技術よりも優れた機能を備えているため、家庭用電化製品で高い需要があります。これらの材料により、パワーデバイスが高電圧、高温、スイッチング周波数で動作できるようになります。
電気通信部門は第 2 位の市場シェアを握ることになります。アナログおよびデジタル集積回路などの従来のマイクロエレクトロニクス用途では、通常、シリコン材料が使用されます。これには、オフィスや家庭で使用されるすべての電気通信機器における多くのアプリケーションが含まれます。化合物半導体は、ワイドバンドギャップ、高移動度、ダイレクトバンドギャップなどの特定の特性を求めて、さまざまなニッチ市場で使用されています。これらの半導体は、リスクが高く高価な原材料を使用して製造されています。
アジア太平洋地域が世界市場を支配
アジア太平洋地域が最大の市場シェアを占め、台湾と中国が最も大きく貢献すると予想されます。台湾が最大のシェアを保持し、予測期間中に 4.4% の CAGR で拡大すると予想されます。世界最大の半導体生産国の一つは台湾です。この国の半導体部門は、台湾積体電路製造有限公司 (TSMC)、ユナイテッド・マイクロエレクトロニクス・コーポレーション、その他の有力企業によって支えられています。世界的な半導体不足も半導体セクターの台頭の一因となっている。
家庭用電化製品、連携デバイス、その他の機器の台頭により半導体のニーズが拡大しており、多くのエンドユーザーが半導体を台湾企業に依存しています。中国政府の国家戦略計画「中国製造2025」も出版物の隆盛に重要な役割を果たした。半導体部門の拡大がこの計画の主な目的である。さらに、中国国家知識産権局（CNIP）の2021年の予算では、2023年までに年間200万件の出願が見込まれており、半導体材料の需要が促進される可能性が高い。
北米では市場が大幅に成長すると予想されます。過去 10 年間で半導体の消費がアジア太平洋地域に大きく移動したにもかかわらず、米国は世界的な設計と製造のサプライチェーンを効果的に管理することで、北米地域での競争力を維持してきました。低価値の製品を輸出しながら、国内で高価値の設計と製造作業を維持できる国の能力は、この戦略の一部となっています。米国の半導体セクターは、チップ設計、EDA、コアIP、製造技術といった研究開発の重点分野で市場を支配し続けています。
この地域の多くの商店は、地域の成長を加速するためにパートナーシップを結んでいます。たとえば、米国が所有および運営する唯一の信頼できる純粋なファウンドリである SkyWater Technology は、マイクロエレクトロニクス向けの高度なパッケージングの国内開発製造サービスへのアクセスを迅速化するために、2021 年 1 月にフロリダ州オセオラ郡および BRIDG との官民提携を発表しました。 。米国は業界に大きな影響を与え、台湾企業を中国メーカーや国内生産者から引き離した。
