3D ICS市場 分析

3d Ics市場 規模と傾向

世界の3D IC市場は、2025年に198億4,000万米ドルと推定され、2032年には736億6,000万米ドルに達すると予測され、2025年から2032年までの年平均成長率（CAGR）は20.6%である。

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3D IC市場は、予測期間中に力強い成長が見込まれる。半導体チップの微細化と、より小さなフォームファクターでより大きな機能を実現したいというニーズが、3D IC技術の需要を促進すると予想される。3D ICは、チップの薄型化、多機能化、高性能化を可能にすることで、従来の2Dスケーリングが直面していた課題を克服するのに役立つ。スマートデバイスやコネクテッドデバイスの需要が各業界で高まる中、スタックド・ダイと3D IC市場は今後も注目を集めるだろう。また、モバイル機器における3G/LTE接続の普及が進んでいることも、3D IC技術を利用してメモリチップとロジックチップを単一パッケージに統合した高機能集積回路（IC）のニーズを補完している。

高性能電子機器への需要の高まり

スマートフォン、タブレット、その他の携帯機器など、より高性能で高性能な家電製品に対する需要は、近年急速に高まっている。ユーザーは、高解像度グラフィックス、バーチャル・リアリティ、モバイル・ゲームなどのアプリケーションをサポートするため、より高い処理能力とメモリー容量をデバイスに期待している。同時に、デバイスメーカーには、デバイスをより薄く、より軽く、より電力効率的にするよう常にプレッシャーがかかっている。従来の2Dチップ設計でより多くのトランジスタを集積することは、物理的・電気的干渉の制限によりますます難しくなっています。3D IC技術は、複数のシリコン・ウェーハまたはダイの積層を可能にし、RAM、グラフィックス、ワイヤレス、プロセッシングなどのさまざまなコンポーネントの垂直統合を容易にします。これにより、回路に使用できる面積が大幅に拡大し、同じフットプリントでより多くのトランジスタや機能を搭載できるようになります。また、異なるコンポーネント間の距離も短縮されるため、速度の向上と消費電力の低減が実現する。モバイル・プロセッサーやグラフィック・チップのトップ・メーカーの多くは、すでに3D ICの設計と製造を採用し、機能を強化した次世代デバイスを提供し始めている。今後、より高速で高性能でありながらエネルギー効率の高いデバイスに対する消費者の要求が高まるにつれ、3D ICはこうしたニーズを満たす上でより大きな役割を果たすと予想される。

例えば、英国を拠点とするSTマイクロエレクトロニクスは2022年9月、12V車載システムの性能と適応性を高めるために設計された、洗練されたVDA準拠のLINオルタネータ・レギュレータを発表した。L9918として知られるこの先進的なレギュレータは、3D ICと改良された機能を活用し、12V車載システムの信頼性を確保します。L9918は、オルタネータ特性や電圧セットポイントなどの設定をカスタマイズすることができます。

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製品タイプ別インサイト - 新技術がセンサーの採用を促進

製品タイプ別では、センサーは自動車、ヘルスケア、家電などの産業で需要が急増していることから、2025年には同市場の31.7％のシェアを占めると予想されている。センサー技術における革命的な技術革新は、過去世代と比較してより微細な検出能力を可能にしている。先進的な微小電気機械システム（MEMS）センサーは、ウェアラブルのモーションディテクターから医療機器の圧力モニターに至るまで、幅広く使用されている。3D設計による小型化により、コンパクトなフォームファクターでマルチセンシング機能を実現できる。このため、より多くのアプリケーションで3D IC内蔵センサー・パッケージの採用に拍車がかかっている。さらに、モノのインターネット（IoT）革命は、環境監視、動作追跡、インテリジェント制御などの機能のために多様な種類のセンサーを採用する接続機器やシステムの爆発的な成長を引き起こしている。今後、より低い製造コストでセンシング性能を拡大するさらなるブレークスルーが、3D IC市場の成長を牽引するセンサーの勢いを持続させるだろう。

基板タイプ別インサイト - シリコンオンインシュレータで性能向上を促進

基板タイプ別では、SOI（Silicon on Insulator）がチップの機能性とスケーラビリティを向上させることが実証されているため、2025年の市場シェアは51.9%になると予想される。SOI基板は、寄生デバイスのキャパシタンスとリーク電流を低減することで、従来のバルクシリコンの限界を克服するのに役立つ。これにより、最先端ICの高速化、低消費電力化、信頼性向上が促進される。この技術は、コンパクトな深さに数十から数百の活性層を組み込んだ洗練された3D設計にますます適しています。SOIはまた、完全なチップ分離を可能にするため、製造の複雑さを緩和します。このような利点により、SOI 基板は、複雑な 3D 積層設計に依存する高性能コンピューティング、5G 通信、拡張/仮想現実ハードウェアの開発にユビキタスになっています。バルク材料に対する性能の差別化を維持しながら、製造コストの低減に焦点を当てた継続的な SOI の研究開発は、3D IC 基板セグメントにおける SOI のプレミアムポジションを維持するでしょう。

アプリケーション別インサイト - デジタルランドスケープの拡大が民生用電子機器の成長を促進

アプリケーション別では、スマートパーソナルガジェットの世界的な普及により、コンシューマーエレクトロニクスが2025年に38.6%のシェアを占めると予想される。今日のスマートフォン、タブレット、ウェアラブル、その他のコンシューマ・デバイスは、シームレスな接続性、強力なマルチメディア機能、パーソナライズされたAI機能を求めている。システム・オン・チップの小型化などの強みを生かした3D IC設計は、多様なロジック、メモリー、プロセッシング・コンポーネントを、エネルギー使用量を抑えながら、狭いフットプリントに集積することで、こうしたニーズに応えている。同様に、広帯域幅の5Gとスマートホーム技術の急速な進化は、3Dアーキテクチャに最適化されたディスプレイ、スピーカー、インターフェイスを通じて提供される革命的な没入体験、センサー主導の体験、接続オプションの可能性を広げるだろう。消費者のデジタル・ライフスタイルが新境地を開拓し続ける中、エレクトロニクス・ブランドは、競争の中でイノベーションを推進するため、先進的な3Dソリューションにますます頼るようになるだろう。このことは、3D IC分野全体におけるコンシューマー・セグメント収益の継続的な拡大にとって好都合である。

地域別の洞察

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北米は世界の3D IC市場において支配的な地位を確立している。同地域は市場シェアの41.8%を占めると予想されている。Intel、Qualcomm、AMD、Xilinxといった大手テクノロジー企業が存在するため、この地域では長年にわたって大規模な研究開発投資が行われてきた。これらの企業は、半導体デバイスの性能と電力効率の向上における3D IC技術の重要な役割を認識し、大規模な製造施設とパッケージング施設を設立している。自動車、家電、データセンターなどの最終用途産業が発展していることも、先進的なICソリューションに対する安定した需要を生み出している。さらに、多額の国防予算やメイド・イン・アメリカなどの取り組みが、国内3D IC産業への政府支援をもたらしている。その結果、北米企業は今日、世界収益の大半を占め、モノリシック3Dや2.5Dといった新しい3D IC技術の開発でもリードしている。

アジア太平洋地域は、3D ICの世界的な急成長市場として浮上している。中国のような国々は、巨大な国内市場と半導体産業の自立を発展させる政策的支援を背景に、熱狂的なペースで投資を拡大している。セミコンダクター・マニュファクチャリング・インターナショナル・コーポレーション（SMIC）、ファーウェイ、ユニソックなどの企業が主導する中国は、設計からパッケージングまで、3D ICのバリューチェーン全体で能力を高めることを目指している。韓国、台湾、シンガポールを含む他の地域諸国も、3D ICを含む電子機器製造能力を積極的に拡大している。活気ある新興企業環境とグローバルファウンドリーからの投資が、この地域の技術力を強化している。巨大な消費者層への近接性と相まって、アジア太平洋地域は3D ICの実装を拡大するための魅力的な価値提案を提供している。このため、企業が最大の半導体市場で競争し、存在感を高めるための魅力的な製造・アウトソーシング先となっている。

市場集中と競争環境

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他の高成長垂直分野での採用増加

3D IC技術は当初、主に民生用電子機器に利用されていたが、高度に統合されカスタマイズされたソリューションを必要とする自動車、産業機器、ヘルスケアなど、急成長を遂げている他の垂直分野にも利用が広がっている。自律走行車や電気自動車は、コンピュータ・ビジョン、ナビゲーション、コネクテッド機能、予知保全などの機能をサポートするために、高度な処理能力と感覚能力を必要としている。3Dスタッキングは、限られたスペースにさまざまなセンサー、メモリー、制御、処理システムを統合することを可能にする。産業機器メーカーは、分析対応モジュール製品の要件を満たすために3D設計を模索している。医療機器は、臓器オンチップ・モデルやポイント・オブ・ケア診断のようなアプリケーションを強化する、さまざまなラボ・オン・チップやマイクロ流体操作を統合する技術の能力から恩恵を受けるだろう。世界中の政府や組織は、戦略的分野向けにカスタマイズされた3D統合ソリューションの研究開発を支援するイニシアティブに注力している。これにより、3D ICの対応可能な市場は民生機器以外にも拡大し、民間企業だけでなく公的機関からもこの技術に対する注目と投資が高まっています。

3d Ics市場 業界ニュース

• 2023年9月、TSMCの2023 OIPエコシステムズ・フォーラムは、新しい3Dblox 2.0オープンスタンダードを発表し、3Dファブリック・アライアンス・オープンイノベーション・プラットフォームの主な成果を強調した。
• 2023年11月、サムスン電子は台湾積体電路製造（TSMC）の市場支配に挑戦するため、先進的な3Dチップパッケージング技術「SAINT」の発表準備を進めている。
• 2022年3月、韓国に本社を置くAmkor Technology社は、TSMC Open Innovation Platform（OIP）3Dファブリック・アライアンスに参加した。この提携により、アムコールはTSMCの3Dファブリック技術への初期アクセスを獲得し、提携パートナーはTSMCと並行して製品を開発できるようになる。また、この提携により、パートナーは高品質の2.5Dおよび3D集積回路（IC）を確実に供給できるようになります。
• 2021年10月、ケイデンス・デザイン・システムズ社は、市場初の包括的な3D ICプラットフォームであるIntegrity 3D-ICプラットフォームのリリースを発表した。このプラットフォームは、システム解析、設計計画、大容量3D実装を単一の統合コックピットに統合する。
• 2021年5月、インテルは米国3大製造拠点の1つであるリオランチョ施設のアップグレードに35億米ドルを投資する計画を発表した。同社はニューメキシコ州の施設を拡張し、フォベロス3Dパッケージング技術を活用した新世代のチップを生産することで、半導体業界のマーケットリーダーとしての地位を強化することを目指している。

*定義 世界の3D IC市場は、複数のアクティブ電子部品を3次元に集積した先進的な3次元集積回路（3D IC）を設計、開発、製造する企業で構成される。これは、別々のシリコン基板や集積回路を互いに重ねて実装し、ビア相互接続を含む3Dパッケージング技術を使って接続することを可能にする。3D ICは、回路密度と性能を高めると同時に消費電力を削減することで、従来の2Dシリコン技術の限界に対処するのに役立つ。スマートフォン、ノートパソコン、データセンター、高性能コンピューティング・システムなどのアプリケーションで3D集積の重要性が高まるにつれ、世界の3D IC市場は大きく成長すると予想される。

アナリストからの要点

世界の3D IC市場は、今後10年間で大きく成長する見通しである。電子機器の小型化と高性能化のニーズが、チップメーカーに3D集積技術の採用を急ピッチで促している。スルーシリコン・ビア（TSV）とウェーハボンディング技術の進歩も大きな障害を取り除き、3D ICを商業的に実行可能なソリューションにしている。

自動車業界とモバイル・コンピューティング業界は、高度な運転支援システム、強力かつエネルギー効率に優れたプロセッサーとメモリー・ソリューションの需要が飛躍的に伸びているため、3D ICにとって大きなチャンスとなる。IoT（モノのインターネット）、AI（人工知能）、ビッグデータなどの最先端アプリケーションは、採用をさらに促進するでしょう。しかし、製造コストの上昇と複雑さが、現在のところ市場の可能性を制限し続けている。

全体として、3D集積は、多様な産業で必要とされる洗練された次世代チップを開発するために選択される製造方法に急速になりつつある。技術的・コスト的な課題は残るものの、3D ICの長期的な市場見通しは非常に有望である。］

市場の課題3D IC製造プロセスに必要な高額な初期投資

3D IC製造設備の設置に必要な初期投資の高さは、世界の3D IC市場の成長にとって大きな課題となっている。3D IC技術の生産能力を開発するには、洗練された製造装置とクリーンルーム・インフラに多額の資本投資が必要である。

高い資本コストは、3D IC製造に必要な設備が主な要因となっている。ダイの正確な積層と接合のための高度なリソグラフィ・ツールは、必要とされる最も高価な機械の一部である。さらに、3D IC製造の厳しいプロセス制御と汚染要件を満たすには、かなりのクリーンルーム・スペースが必要となる。HEPA（高効率微粒子空気）フィルターを装備した空気処理システムや、ガスや液体などの冗長ユーティリティなどのインフラ要件も、必要な投資に大きく貢献しています。さらに、複雑な3D IC製造工場を運営するための専門職の雇用と訓練に関連する費用も費用に上乗せされる。

市場機会：自律走行車、VR/ARなどの新興アプリケーション分野

自律走行車や拡張現実（AR）/仮想現実（AR）などの新興技術は、世界の3D IC市場に今後大きな成長機会をもたらす。自律走行車には、すべてのセンサー、カメラ、人間の介入なしにナビゲーションと運転を可能にする技術に電力を供給するために、膨大な量のコンピューティング・パワーとデータ処理能力が必要です。3Dチップ積層は、シリコンの垂直レイヤーを利用してより多くのコンポーネントと機能をより小さなスペースに詰め込むことを可能にすることで、自律走行車の需要を満たすのに役立ちます。これにより、従来のプレーナー・チップの限界を克服し、自動車メーカーは強力なプロセッシング、メモリー、グラフィックス機能を自動車に適した小型フォーム・ファクターに統合することができる。

仮想現実や拡張現実も、コンピューティングや帯域幅を多用する技術であり、3D ICがもたらす性能や効率の向上から大きな恩恵を受けることができる。センサー、ロジック、メモリー、その他のチップを単に横に並べるのではなく、縦に積み重ねることで、3D ICは利用可能なスペースを最大限に活用し、没入感のあるVRやAR体験に不可欠な異なるコンポーネント間の通信を高速化します。

市場レポートの範囲

市場セグメンテーション

• 製品タイプ別インサイト（売上高、10億米ドル、2020～2032年）
  • LED
  • メモリ
  • MEMS
  • センサー
  • ロジック
  • その他
• 基板タイプ別インサイト（売上高、10億米ドル、2020年～2032年）
  • シリコンオンインシュレータ（SOI）
  • バルクシリコン
• アプリケーションインサイト（売上高、10億米ドル、2020年～2032年）
  • 情報通信技術
  • 軍事
  • コンシューマー・エレクトロニクス
  • その他
• 地域別インサイト（売上高、10億米ドル、2020年～2032年）
  • 北米
    • 米国
    • カナダ
  • ラテンアメリカ
    • ブラジル
    • アルゼンチン
    • メキシコ
    • その他のラテンアメリカ
  • 欧州
    • ドイツ
    • 英国
    • スペイン
    • フランス
    • イタリア
    • ロシア
    • その他のヨーロッパ
  • アジア太平洋
    • 中国
    • インド
    • 日本
    • オーストラリア
    • 韓国
    • ASEAN
    • その他のアジア太平洋地域
  • 中東・アフリカ
    • GCC諸国
    • イスラエル
    • 南アフリカ
    • その他の中東・アフリカ
• 主要プレーヤーの洞察
  • アムコール・テクノロジー
  • ASEグループ
  • BeSang Inc.
  • IBMコーポレーション
  • インテル株式会社
  • 江蘇長江電子科技有限公司
  • マイクロンテクノロジー株式会社
  • モノリシック3D IC社
  • サムスン電子(株)エヌ・ティ・ティ・ドコモ
  • スタッツチップパック
  • STマイクロエレクトロニクスN.V.
  • 台湾半導体製造会社
  • テザロンセミコンダクター
  • 株式会社東芝
  • 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
  • ザイリンクス