반도체 소재 시장크기 및 전망, 2025-2033

반도체 소재 시장 성장 요인

전자 소재의 기술 개발 및 제품 혁신

새로운 소재 및 생산 기술 개발로 인해 반도체는 얇은 원반이나 웨이퍼 형태로 절단 또는 성형된 경질 기판에서 보다 유연한 플라스틱 및 종이로 전환되고 있습니다. 이러한 유연한 기판으로의 전환 추세는 발광 다이오드, 태양 전지, 트랜지스터를 비롯한 수많은 제품을 탄생시켰습니다. 반도체 소재는 전기 장치 생산에 다양한 용도로 사용됩니다. 태양 전지, 라디오 탐지기, 고성능 RF 장치, 포토레지스터, LED 기술, 마이크로파 집적 회로 생산에 있어 전기 및 전자 분야에서 반도체 소재에 대한 수요가 높습니다. 또한 광전자 디지털 장치와 통신 연결성 또한 전 세계 반도체 소재 산업의 성장을 견인하고 있습니다.

조지아 공과대학 연구진은 2021년 피부의 두 번째 층처럼 기능하며 초기 크기보다 최대 200%까지 늘어나도 전기적 손실이 거의 없는 소재를 개발했습니다.

연구원들에 따르면, 부드럽고 유연한 광검출기는 이식형 및 웨어러블 의료기기 등의 효율성을 향상시키고 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 현재 GPU, FPGA, ASIC 등의 AI 하드웨어는 에너지 소비가 많고 가격이 비싸기 때문에 시장이 확대됨에 따라 AI 하드웨어에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 예상됩니다. 반도체 소재 시장은 광검출기, 전자 기기, 무선 기술의 발전으로 전 세계적으로 확대되고 있습니다. 반도체 소재는 넓은 온도 범위, 높은 전기 전도성, 낮은 에너지 소비라는 장점을 가지고 있어 전기 장비에 적합합니다. 또한, 발광 다이오드와 레이저 모두 반도체를 활용합니다. 뿐만 아니라, 운송 분야에서도 널리 사용됩니다. 반도체는 뛰어난 내열성 및 내방사선성 덕분에 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 또한 스마트폰 및 기타 무선 웨어러블 기술의 판매 증가가 반도체 소재 산업의 성장을 견인하고 있습니다.

시장 제약

복잡한 제조 공정

반도체 사업은 제조에 필요한 500개 이상의 공정 단계와 다양한 제품, 그리고 불규칙적인 수요와 변동성이 큰 전자 시장과 같은 어려운 환경으로 인해 가장 복잡한 산업 중 하나로 여겨집니다. 반도체 웨이퍼 제조만 해도 제조 공정의 복잡성에 따라 최대 1,400개의 공정 단계를 거칠 수 있습니다. 최하층에 트랜지스터를 생성한 후 여러 회로를 구성하여 완제품을 생산하는 과정이 계속됩니다. 팹(Fab)에서는 시설 환경과 웨이퍼를 운반하는 FOUP(Full Open Unit)를 유지하기 위해 대량의 액체 질소가 필요합니다.

얇은 IC 기판은 특히 기판 두께가 0.2mm 미만인 돌출형의 경우 쉽게 변형됩니다.

플립칩 관련 비용은 웨이퍼 기판 공급업체, 제조 공급업체, 조립/포장 하청업체에서 시작됩니다. 높은 가격은 웨이퍼 제조의 재패시베이션 및 재분배(RDL)부터 기판 공급업체의 고성능 다층 유기 적층 기판에 이르기까지 전체 공정에 걸쳐 발생합니다. 따라서 반도체 재료와 관련된 높은 비용과 복잡성은 시장 확장을 제약합니다.

시장 기회

AI, IoT, 데이터 분석의 채택 증가

AI의 높은 처리 성능은 ICT 발전에 발맞춰 신속하고 유연하며 다용도로 활용 가능한 반도체 산업 기판을 필요로 합니다. 빠르고 실시간 처리에 대한 수요는 소비자 가전의 복잡한 기능 확장에 의해서도 가속화되고 있습니다. 또한 IoT 기술이 발전함에 따라 인공지능(AI), 데이터 분석, 실시간 데이터 전송 및 처리와 같은 기능이 모든 최신 기기의 표준이 되고 있으며, 이는 조사 대상 시장의 공급업체들에게 거대한 시장 기회를 열어주고 있습니다.

시장의 주요 관심사는 저렴한 패키징과 낮은 열 특성을 위한 기판 사업의 상용화입니다. 한 예로, 파나소닉 산업 솔루션은 2021년에 패키지 변형을 최소화하고 조립 단계에서 뛰어난 신뢰성을 제공하는 반도체 패키지 기판 소재를 출시했습니다. 인공지능, 하이브리드 클라우드, 사물인터넷 시대에 에너지 효율성과 칩 성능에 대한 요구가 점점 더 커지고 있습니다. 아시아 기업들은 기술력을 향상시키고 더 많은 고객을 확보하기 위해 생산 능력을 확대하고자 합니다. SiC 기술은 동등한 실리콘 소자에 비해 스위칭 및 열 성능이 우수합니다. 전기 자동차 및 기타 에너지 관련 응용 분야에서 고출력 사용에 대한 수요가 증가함에 따라 새로운 SiC 설계가 개발되고 있습니다.

지역별 분석

아시아 태평양 지역이 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상되며, 대만과 중국이 가장 중요한 역할을 할 것입니다. 대만은 예측 기간 동안 연평균 4.4%의 성장률을 기록하며 가장 큰 시장 점유율을 유지할 것입니다. 대만은 세계 최대 반도체 생산국 중 하나입니다. 대만 반도체 산업은 TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Limited), UMC(United Microelectronics Corporation) 및 기타 주요 기업들에 의해 주도되고 있습니다. 전 세계적인 반도체 부족 현상 또한 반도체 산업의 성장에 기여했습니다.

소비자 가전, 연결 기기 및 기타 기기의 증가로 반도체 수요가 증가했으며, 많은 최종 사용자가 대만 기업의 반도체에 의존하고 있습니다. 중국 정부의 국가 전략 계획인 '중국 제조 2025' 또한 반도체 산업 성장에 중요한 역할을 했습니다. 반도체 산업의 확장은 이 계획의 주요 목표입니다. 또한, 중국 국가 지식재산권국(CNIP)의 2021년 예산은 2023년까지 연간 200만 건의 특허 출원을 예상하고 있으며, 이는 반도체 소재 수요를 촉진할 것으로 보입니다.

북미 시장 동향

북미 시장은 상당한 성장을 보일 것입니다. 지난 10년간 반도체 소비가 아시아 태평양 지역으로 크게 이동했음에도 불구하고, 미국은 글로벌 설계 및 제조 공급망을 효과적으로 관리함으로써 북미 지역에서 경쟁력을 유지해 왔습니다. 고부가가치 설계 및 제조 작업은 국내에서 수행하고 저부가가치 생산은 수출하는 전략이 이러한 성공의 핵심이었습니다. 미국 반도체 업계는 칩 설계, EDA 및 핵심 IP, 제조 기술과 같은 연구 개발 중심 분야에서 시장을 계속해서 주도하고 있습니다.

이 지역의 많은 업체들이 지역 성장을 가속화하기 위해 파트너십을 구축해 왔습니다.

예를 들어, 미국에서 유일하게 소유 및 운영되는 순수 파운드리 기업인 스카이워터 테크놀로지(SkyWater Technology)는 2021년 1월 플로리다주 오세올라 카운티 및 BRIDG와 민관 협력 계약을 체결하여 마이크로 전자 제품용 첨단 패키징 분야의 국내 개발 제조 서비스 접근성을 가속화하기로 했습니다. 미국은 이 산업에 상당한 영향을 미치며 대만 기업들을 중국 제조업체와 국내 생산 업체로부터 끌어들이고 있습니다.

세분화 분석

글로벌 반도체 소재 시장은 응용 분야, 최종 사용자 및 지역별로 분류됩니다.

응용 분야별로 글로벌 반도체 소재 시장은 제조 및 패키징으로 구분됩니다.

제조 부문은 예측 기간 동안 연평균 4.72%의 성장률을 기록하며 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 제조 부문은 다시 공정 화학물질, 포토마스크, 전자 가스, 포토레지스트 보조재, 스퍼터링 타겟, 실리콘 및 기타로 세분화됩니다. 실리콘 부문이 이 부문에서 가장 큰 비중을 차지할 것입니다. 실리콘은 매우 높은 온도와 전류에 대한 내성으로 인해 현재 다이오드, 사이리스터, IGBT 및 MOSFET 트랜지스터와 같은 전력 전자 부품에 가장 널리 사용되는 반도체입니다. 긴 수명, 소형화, 경량화, 간편한 생산, 뛰어난 기계적 강도, 낮은 전력 소비 및 비용 효율적인 생산은 실리콘 기반 반도체의 주요 이점입니다. 반도체 소재로서 실리콘의 사용과 인기는 물리적 특성에도 영향을 받습니다.

패키징 부문은 두 번째로 큰 시장 점유율을 차지할 것입니다. 패키징은 기판, 리드 프레임, 세라믹 패키지, 본딩 와이어, 캡슐화 수지(액체), 다이 접착 재료 및 기타로 세분화됩니다. 기판 부문이 패키징 시장에 주로 기여할 것입니다. 트랜지스터, 다이오드, 특히 집적 회로(IC)를 포함한 전자 장치는 반도체 소재로 구성된 기판에 증착됩니다. 부품에서 발생하는 열을 도체층에서 적절하고 신속하게 제거하려면 기판은 높은 열전도율을 가져야 합니다. 또한, 기판은 회로 기판의 기반 및 소형 어셈블리 제작에 사용되기 때문에 다른 모든 유형 중에서 상당한 성장을 보였습니다.

최종 사용자별로 글로벌 반도체 재료 시장은 소비자 가전, 통신, 제조, 자동차, 에너지 및 유틸리티, 기타 부문으로 구성됩니다.

소비자 가전 부문은 예측 기간 동안 연평균 4.2%의 성장률을 보이며 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 소비자 가전의 인기 상승과 가격 경쟁력 향상은 반도체 재료 개발에 영향을 미쳤습니다. 노트북, 태블릿, 휴대폰, 스마트워치와 같은 소비자 기기에 필요한 복잡한 반도체 재료 구현으로 인해 이 분야의 산업 성장이 촉진되고 있습니다. 기존 실리콘 기술보다 우수한 성능을 가진 탄화규소(SiC) 및 질화갈륨(GaN) 반도체 재료는 소비자 가전 분야에서 높은 수요를 보이고 있습니다. 이러한 재료를 통해 전력 장치는 고전압, 고온 및 고주파수에서 작동할 수 있습니다.

통신 부문은 두 번째로 큰 시장 점유율을 차지할 것입니다.

아날로그 및 디지털 집적 회로와 같은 전통적인 마이크로일렉트로닉스 응용 분야에는 일반적으로 실리콘 소재가 사용됩니다. 여기에는 사무실과 가정에서 사용되는 모든 통신 장비의 많은 응용 분야가 포함됩니다. 화합물 반도체는 넓은 밴드갭, 높은 이동도, 직접 밴드갭과 같은 특정 특성 때문에 다양한 틈새 시장에서 사용됩니다. 이러한 반도체는 위험하고 값비싼 원자재를 사용하여 생산됩니다.

최근 개발

• 2022 - BASF SE와 Confoil은 DualPakECO®를 공동 출시했습니다. 이 종이 트레이의 내부는 BASF의 ecovio® PS 1606으로 코팅되어 있으며, 이는 종이 또는 판지 식품 포장 코팅용으로 특별히 개발된 부분적으로 생분해성이며 인증된 생분해성 바이오폴리머입니다.