スパッタリング装置カソード市場規模、シェア、トレンド分析レポート：製品タイプ別（リニア、サーキュラー）および地域別（北米、ヨーロッパ、APAC、中東およびアフリカ、ラテンアメリカ）予測、2023-2031年

市場動向

世界のスパッタリング装置カソード市場の牽引要因

半導体用途の増加

消費者向け電子機器、ビジネスツール・機器、自動車関連製品、ネットワーク・通信製品の需要増加が、半導体需要を牽引しています。その他にも多くの需要が見込まれます。ワイヤレス技術（5G）、人工知能（AI）、自動化といった技術の進歩が、これらの分野を牽引しています。半導体業界は、モノのインターネット（IoT）デバイスの増加に伴い、製造能力の増強のため、これらの機器への投資を迫られると予想されます。自動車1台あたりの半導体部品数の増加や、自動運転車や電気自動車といったトレンドの普及に伴い、半導体製造の需要は高まっています。

さらに、モノのインターネットアプリケーションの数も増加し、半導体の需要が高まると予想されます。5Gネットワ​​ークの拡大も、無線通信業界を後押しすると予想されています。第5世代ネットワーク（5G）によると、消費者が携帯電話やその他の機器をアップグレードする可能性が高まり、世界的な半導体需要が増加すると予想されています。多くの政府は、半導体需要の増加に伴う地域の需要増大に対応するため、半導体生産への投資プログラムを立ち上げています。調査対象市場は、こうした取り組みや半導体の採用増加により拡大すると予想されています。

世界のスパッタリング装置カソード市場の抑制

熱蒸着などの代替技術の開発

物理蒸着法の中で最も普及しており、かつ簡便な技術の一つが熱蒸着（PVD）です。抵抗熱源を用いて、真空中で固体物質を蒸発させることで薄い層を形成します。その後、高真空チャンバー内で蒸気圧が発生するまで物質を加熱します。その結果、蒸発した物質、つまり蒸気流が真空チャンバー内を熱移動することで、基板がコーティングされます。この技術は電気接続用途に適しており、アルミニウム、クロム、金、インジウムなど、金属および非金属を蒸着できます。この手法は、薄膜デバイス（OLED、太陽電池、薄膜トランジスタ）、ウェーハ接合（インジウムバンプの堆積が必要な場合）、および異なるるつぼの温度調整による複数コンポーネントの共堆積に適しています。

この手法には、約50オングストローム/秒（/s）の高い堆積速度、他のPVDプロセスに比べて低コスト、イオンアシストソースとの互換性、プラネタリー基板固定具と均一性マスクを用いた場合の優れた均一性など、いくつかの利点があります。熱蒸着の利点に加えて、スパッタリングは段差被覆性、パッキング密度、そして応力が低い場合の密着性を向上させます。さらに、スパッタリングにおけるプロセス変数はより安定しており予測可能であるため、自動化が可能です。このような利点があるため、この危険性が市場に与える影響は最小限であると見なすことができます。

世界のスパッタリング装置カソード市場の機会

マグネトロンスパッタリング技術などの技術進歩

企業は、次世代製造技術への移行に伴い、半導体の効率と品質を向上させるために、マグネトロンスパッタリング技術などの手法をますます活用しています。マグネトロンスパッタリングは、最大1ミリメートルの厚さの様々な材料に金属、合金、化合物を堆積する高速真空コーティングプロセスです。マグネトロンスパッタリング技術は、高い堆積速度、高純度の膜、非常に高い膜密着性、段差や微細な形状への優れた被覆性、熱に弱い基板へのコーティング能力、自動化の容易さ、大面積基板への高い均一性など、多くの利点をもたらします。これらの利点により、半導体のスパッタリングはマグネトロンスパッタリング技術を用いて行われることが多くなっています。

プラズマアシスト反応性マグネトロンスパッタリングターゲットは、高品質の光学コーティングを可能にします。超微細粒構造と製造プロセス全体にわたる最大6Nの純度により、再現性が確保されています。中国のハルビン工業大学（HIT）の研究チームは最近、高出力パルス反応性マグネトロンスパッタリングの反応モードを研究しました。この実験では、キャリア濃度が低下し、移動度は14.93 cm²/Vsに向上し、4 mでのIR透過率は向上しました。堆積プロセス中、酸素分圧が18 cmを超えると、反応はポイズニングモードで継続しました。これらの技術の利用需要は、こうした技術の進歩、性能向上による用途の増加、そしてプロセス上の追加的な利点によって生み出されています。

地域分析

世界のスパッタリング装置カソード市場は、北米、欧州、アジア太平洋地域、LAMEAの4つの地域に分かれています。

アジア太平洋地域が世界市場を席巻

アジア太平洋地域は最も大きな収益貢献地域であり、予測期間中に6.40%のCAGR（年平均成長率）を示すと予想されています。中国では、多様化した国際電子機器の輸入が継続的に行われているため、半導体消費量は他国と比較して増加しています。世界トップ5のスマートフォンメーカーのうち3社は政府系企業であるため、半導体の普及に大きな期待が寄せられています。工業情報化部によると、2021年2月末までに中国の通信事業者は79万2000の5G基地局を設置しました。さらに、5G端末間の接続数は現在2億6000万に達しています。同国の電気自動車市場の拡大は、最先端半導体の拡大を刺激し、市場の成長を後押ししています。

北米は、予測期間中に4.70%のCAGR（年平均成長率）を示すと予想されています。軍事・航空宇宙向け電子部品の生産拡大を目指し、この分野のベンダーは合併・買収を進めています。例えば、軍事・航空宇宙市場などのミッションクリティカルな製品を扱う専門電子機器メーカー向けに、最も電力密度の高いコンデンサ技術を開発するため、高エネルギー密度コンデンサのサプライヤーであるEvans Capacitor Companyは、Arcline Investment Management CompanyのポートフォリオであるQuantic Electronics Companyと2021年4月に合併しました。こうした変化が市場を牽引するでしょう。ジョー・バイデン大統領は2021年2月、国内での半導体生産を政府の目標とすることを宣言しました。

ドイツは、5Gサービスの開発を加速させるための国内の取り組みを支援するために、多額の投資を行っています。ドイツテレコムによると、2020年7月以降、5Gネットワ​​ークは約4,000万人に利用されています。ドイツは地域5Gアプリケーション向けネットワーク開発でも先進国であり、多くの企業が5G技術の発展に向けた取り組みを強化しています。ノルトライン＝ヴェストファーレン州（NRW州）とバーデン＝ヴュルテンベルク州は、2022年1月以降、特定の開発プロジェクトに太陽光発電技術の導入を義務付けるドイツ初の州です。NRW州では、35台以上の駐車スペースを持つ商業用駐車場に太陽光発電システムを設置する必要があります。ドイツ政府はこの資金を新たな半導体製造施設の建設に充てる予定です。この投資の主な目的は、将来の半導体需要に対する輸入への依存を軽減することです。

中東およびアフリカでは、予測期間を通じて、あらゆる分野で半導体が広く採用されると予想されています。この地域の自動車産業の発展は、市場拡大の大きな見通しを生み出すと期待されています。例えば、ドバイは2030年までにアラブ首長国連邦（UAE）の道路に4万2000台の電気自動車を導入する取り組みを開始したばかりです。政府はEV所有者に優遇措置を設けており、UAEにおけるEV需要の拡大と、同地域の半導体デバイス市場の活性化につながっています。EV開発の増加は、調査対象市場に影響を与える可能性があります。そのため、駆動系のベアリングや部品のコーティングにはスパッタリング装置が利用されています。まず提案されているアプローチは、マグネトロンスパッタリング技術を用いてCIGSベースの太陽電池デバイスのすべての構造を堆積させることです。

セグメント分析

世界のスパッタリング装置カソード市場は、製品タイプ別にセグメント化されています。

製品タイプ別に、世界のスパッタリング装置カソード市場は、線形型と円形型に二分されています。

円形型セグメントは市場の主要な成長要因であり、予測期間中に5.65%のCAGR（年平均成長率）を示すと予測されています。10～100kHzの周波数範囲の交流電源を備えたスパッタリングシステムでは、2つの回転円筒形マグネトロンが使用されます。回転する円筒形マグネトロンは、ターゲットに塗布された誘電体材料を除去し、基板上に誘電体層を形成します。これにより、ターゲットの誘電体層がコンデンサとして機能するのを防ぎ、アーク放電の防止に役立ちます。アーク放電を防止するために、トランスを用いてマグネトロンとインピーダンス制限コンデンサを直列に接続することができます。高周波スパッタリングシステムで電源とターゲットを接続するために使用されるコンデンサと比較して、このインピーダンス制限コンデンサの容量ははるかに大きいです。

回転式ターゲットは表面積が大きいため、マグネトロン出力は一定時間内に広い範囲をカバーできます。これにより、ノジュールの成長が抑制され、ターゲットの温度が低温に保たれ、アーク放電が減少します。回転式スパッタリングはノジュールの発生を抑制するため、ターゲットは長時間連続運転できます。平面型ターゲットは通常30%の使用時間ですが、回転式マークは80%の使用時間で使用され、スクラップの削減と稼働時間の延長につながります。連続スパッタリングアプリケーションには、回転式マークが最適です。連続処理はスパッタリングチャンバーのセットアップ時間が短縮されるため、スループットを向上させます。市場企業は、エンドユーザーの需要増加と、回転式技術がリニア式技術よりも優れている点を予測し、新製品の開発や導入を進めています。

リニア式スパッタリング装置の用途には、半導体、太陽光発電、ディスプレイ、データストレージなど、多岐にわたります。例えば、ボッシュは2021年12月、世界中の自動車メーカーに供給するSiCベースのパワー半導体の量産を開始しました。ロイトリンゲンにあるボッシュのウエハー工場のクリーンルームエリアは、こうしたチップの需要増加に対応するため、2021年にすでに10,764平方フィート拡張されています。エレクトロニクス分野における重要なイノベーションの一つが半導体です。これは、半導体の高い電子移動度、広い温度範囲、そして最小限のエネルギー要件によって説明されます。米国半導体協会（SIA）は、世界の半導体部門の売上高が2021年に5,559億米ドルに達し、2020年の4,404億米ドルから26.2%増加し、過去最高の年間総額になると予測しています。

平面マグネトロンスパッタリング装置は、カソードプレートの浸食領域全体に垂直かつ広範囲に広がる、追加の可変磁場を生成します。カソードプレートの最大侵食量は、前述の可変磁場によって磁束線がカソードプレートに平行になる位置が大まかに変化するため、変化します。より広いカソードプレート領域に緩やかな侵食パターンを形成することで、平面状のカソードプレートからより多くの量のカソードプレート材料をスパッタリングすることができます。