3D ICS 시장 분석

3D Ics 시장 크기와 추세

글로벌 3D IC 시장은 2025년 미화 198.4억 달러로 추정되며 2032년에는 736.6억 달러에 달할 것으로 예상되며, 2025년부터 2032년까지 20.6%의 연평균 성장률 (CAGR)을 보일 것으로 전망됩니다 .

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3D IC 시장은 예측 기간 동안 견고한 성장을 보일 것으로 예상됩니다. 반도체 칩의 소형화와 더 작은 폼 팩터로 더 큰 기능에 대한 필요성이 3D IC 기술에 대한 수요를 주도할 것으로 예상됩니다. 3D IC는 더 얇은 칩, 더 많은 기능, 더 나은 성능을 구현함으로써 기존의 2D 스케일링이 직면한 문제를 극복하는 데 도움이 됩니다. 산업 전반에 걸쳐 스마트 및 커넥티드 디바이스에 대한 수요가 증가함에 따라 적층 다이 및 3D IC 시장은 계속해서 각광을 받을 것입니다. 모바일 기기의 3G/LTE 연결 보급률이 증가함에 따라 3D IC 기술을 활용하여 메모리와 로직 칩을 단일 패키지에 통합한 고기능 집적 회로(IC)에 대한 수요도 증가하고 있습니다.

고성능 전자 제품에 대한 수요 증가

스마트폰, 태블릿, 기타 휴대용 기기 등 고성능의 강력한 소비자 전자기기에 대한 수요는 최근 몇 년 동안 빠르게 증가하고 있습니다. 사용자들은 고해상도 그래픽, 가상 현실, 모바일 게임과 같은 애플리케이션을 지원하기 위해 더 많은 처리 능력과 메모리 용량을 갖춘 디바이스를 기대합니다. 동시에 디바이스 제조업체는 디바이스를 더 얇고, 더 가볍고, 더 전력 효율적으로 만들어야 한다는 압박을 지속적으로 받고 있습니다. 기존의 2D 칩 설계에서 더 많은 트랜지스터를 통합하는 것은 물리적, 전기적 간섭의 한계로 인해 점점 더 어려워지고 있습니다. 3D IC 기술은 여러 개의 실리콘 웨이퍼 또는 다이를 쌓을 수 있고 RAM, 그래픽, 무선 및 프로세싱과 같은 다양한 구성 요소를 수직으로 통합할 수 있습니다. 이를 통해 회로에 사용할 수 있는 면적이 크게 증가하고 동일한 공간에 더 많은 트랜지스터와 기능을 수용할 수 있습니다. 또한 서로 다른 구성 요소 간의 거리가 줄어들어 속도가 향상되고 전력 소비가 줄어듭니다. 모바일 프로세서 및 그래픽 칩의 많은 상위 제조업체는 이미 향상된 기능을 갖춘 차세대 디바이스를 제공하기 위해 3D IC 설계 및 제조를 채택하기 시작했습니다. 앞으로 더욱 빠르고 강력하면서도 에너지 효율적인 디바이스에 대한 소비자의 요구가 증가함에 따라 3D IC는 이러한 요구를 충족하는 데 더 큰 역할을 할 것으로 예상됩니다.

예를 들어, 2022년 9월 영국에 본사를 둔 ST마이크로일렉트로닉스는 12V 자동차 시스템의 성능과 적응성을 향상시키기 위해 설계된 정교한 VDA 호환 LIN 교류 발전기 레귤레이터를 출시했습니다. L9918로 알려진 이 고급 레귤레이터는 3D IC와 향상된 기능을 활용하여 12V 자동차 시스템의 안정성을 보장합니다. L9918을 사용하면 교류 발전기 특성 및 전압 설정 포인트와 같은 설정을 사용자 지정할 수 있습니다.

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제품 유형별 인사이트 - 신흥 기술이 센서 채택을 주도하고 있습니다.

제품 유형별로는 자동차, 의료, 가전 등의 산업에서 수요가 급증함에 따라 센서가 2025년 시장에서 31.7%의 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 센서 기술의 혁신적인 혁신으로 이전 세대에 비해 더 세밀한 감지 능력이 가능해졌습니다. 웨어러블의 모션 감지기부터 의료 기기의 압력 모니터에 이르기까지 첨단 미세전자기계시스템(MEMS) 센서가 널리 사용되고 있습니다. 3D 설계를 통한 소형화 덕분에 소형 폼 팩터에서 멀티 센싱 기능을 구현할 수 있습니다. 이로 인해 더 많은 애플리케이션에서 3D IC 통합 센서 패키지의 채택이 촉진되었습니다. 또한 사물 인터넷(IoT) 혁명으로 인해 환경 모니터링, 움직임 추적, 지능형 제어와 같은 기능을 위해 다양한 유형의 센서를 사용하는 커넥티드 디바이스와 시스템이 폭발적으로 성장하고 있습니다. 앞으로 더 낮은 생산 비용으로 감지 성능을 확장하는 획기적인 기술이 개발되면 3D IC 시장 성장을 주도하는 센서 관련 모멘텀이 지속될 것입니다.

기판 유형별 인사이트 - 실리콘 온 인슐레이터를 통한 성능 강화

기판 유형별로 보면, 칩 기능 및 확장성을 증폭시키는 능력이 입증된 실리콘 온 인슐레이터(SOI)가 2025년 시장에서 51.9%의 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. SOI 기판은 기생 소자 커패시턴스와 누설 전류를 줄임으로써 기존 벌크 실리콘의 한계를 극복하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 최첨단 IC에서 더 빠른 속도, 더 낮은 전력 소비, 더 나은 신뢰성을 구현할 수 있습니다. 이 기술은 수십 또는 수백 개의 액티브 레이어를 컴팩트한 깊이에 통합하는 정교한 3D 설계에 점점 더 중요해지고 있습니다. 또한 SOI는 완전한 칩 분리가 가능하기 때문에 제조 복잡성을 완화합니다. 이러한 장점으로 인해 복잡한 3D 적층 설계에 의존하는 고성능 컴퓨팅, 5G 통신, 증강/가상 현실 하드웨어 개발에 SOI 기판이 널리 사용되고 있습니다. 벌크 재료 대비 성능 차별화를 유지하면서 생산 비용을 낮추는 데 초점을 맞춘 지속적인 SOI R&D는 3D IC 기판 부문에서 프리미엄 위치를 유지할 것입니다.

애플리케이션별 인사이트 - 디지털 환경의 확장이 소비자 가전 시장의 성장을 촉진하고 있습니다.

애플리케이션 측면에서 소비자 가전은 전 세계적으로 스마트 개인 기기의 채택이 확산됨에 따라 2025년 시장에서 38.6%의 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 오늘날의 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 및 기타 소비자 기기는 원활한 연결성, 강력한 멀티미디어 기능, 개인화된 AI 기능을 요구합니다. 시스템 온 칩 소형화와 같은 강점을 살린 3D IC 설계는 다양한 로직, 메모리 및 프로세싱 구성 요소를 에너지 사용량을 줄이면서 좁은 풋프린트에 통합하여 이러한 요구를 충족하고 있습니다. 마찬가지로 고대역폭 5G와 스마트 홈 기술의 빠른 발전은 3D 아키텍처에 최적화된 디스플레이, 스피커, 인터페이스를 통해 혁신적인 몰입형 경험, 센서 기반 경험, 연결 옵션의 가능성을 넓힐 것입니다. 소비자의 디지털 라이프스타일이 계속해서 새로운 영역을 확장함에 따라 전자제품 브랜드는 경쟁 속에서 혁신을 주도하기 위해 첨단 3D 솔루션에 점점 더 의존하게 될 것입니다. 이는 전체 3D IC 영역에서 소비자 부문 매출이 지속적으로 확대될 것으로 예상됩니다.

지역 통찰력

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북미는 전 세계 3D IC 시장에서 지배적인 지역으로 자리매김했습니다. 이 지역은 시장 점유율의 41.8%를 차지할 것으로 예상됩니다. 인텔, 퀄컴, AMD, 자일링스 등 주요 기술 기업들이 수년 동안 이 지역에 상당한 R&D 투자를 주도해 왔습니다. 이들 기업은 반도체 장치의 성능과 전력 효율을 향상시키는 데 있어 3D IC 기술의 중요한 역할을 인식하고 대규모 제조 및 패키징 시설을 구축했습니다. 자동차, 가전제품, 데이터 센터와 같은 최종 사용 산업의 발전으로 인해 첨단 IC 솔루션에 대한 수요도 꾸준히 증가하고 있습니다. 또한 막대한 국방 예산과 메이드 인 아메리카 같은 이니셔티브는 국내 3D IC 산업에 대한 정부의 지원을 이끌어냈습니다. 그 결과 오늘날 북미 기업들은 전 세계 매출의 대부분을 차지하고 있으며 모놀리식 3D 및 2.5D와 같은 새로운 3D IC 기술 개발도 주도하고 있습니다.

아시아 태평양 지역은 전 세계에서 가장 빠르게 성장하는 3D IC 시장으로 부상하고 있습니다. 중국과 같은 국가는 거대한 내수 시장과 반도체 산업의 자립화를 위한 정책적 지원을 바탕으로 투자를 광적으로 늘리고 있습니다. SMIC(Semiconductor Manufacturing International Corporation), 화웨이, 유니섹과 같은 기업이 이끄는 중국은 설계부터 패키징까지 3D IC 가치 사슬 전반에 걸쳐 역량을 강화하는 것을 목표로 하고 있습니다. 한국, 대만, 싱가포르 등 아태지역의 다른 국가들도 3D IC를 포함한 전자제품 제조 역량을 공격적으로 확장하고 있습니다. 활기찬 스타트업 환경과 글로벌 파운드리의 투자는 이 지역의 기술력을 강화했습니다. 아시아 태평양 지역은 거대한 소비자 기반이 근접해 있어 3D IC 구현을 확장할 수 있는 매력적인 가치 제안을 제공합니다. 따라서 가장 큰 반도체 시장에서 경쟁하고 입지를 넓히려는 기업에게 매력적인 제조 및 아웃소싱 목적지입니다.

시장 집중도 및 경쟁 환경

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기타 고성장 업종에서의 채택 증가

3D IC 기술은 초기에는 주로 소비자 가전 분야에서 활용되었지만, 고도로 통합된 맞춤형 솔루션을 필요로 하는 자동차, 산업 장비, 헬스케어 등 빠르게 성장하는 다른 분야로 그 활용 범위가 확대되고 있습니다. 자율주행 및 전기 자동차는 컴퓨터 비전, 내비게이션, 커넥티드 기능, 예측 유지보수 등의 기능을 지원하기 위해 정교한 처리 능력과 감각 기능이 필요합니다. 3D 스태킹을 사용하면 제한된 공간에 다양한 센서, 메모리, 제어 및 처리 시스템을 통합할 수 있습니다. 산업 장비 제조업체는 분석 지원 모듈형 제품에 대한 요구 사항을 충족하기 위해 3D 설계를 모색하고 있습니다. 의료 기기는 장기 온 칩 모델 및 현장 진단과 같은 애플리케이션을 강화하는 다양한 랩온칩 및 미세 유체 작업을 통합할 수 있는 이 기술의 이점을 활용할 수 있습니다. 전 세계 정부와 조직은 전략적 부문을 위한 맞춤형 3D 통합 솔루션의 연구 개발을 지원하는 이니셔티브에 집중하고 있습니다. 이에 따라 3D IC의 적용 가능한 시장이 소비자 기기를 넘어 민간 기업뿐만 아니라 공공 기관에서도 이 기술에 대한 관심과 투자가 확대되고 있습니다.

3D Ics 시장 업계 뉴스

• 2023년 9월, TSMC의 2023 OIP 에코시스템 포럼에서 새로운 3Dblox 2.0 오픈 표준을 발표하고 3D 패브릭 얼라이언스 오픈 혁신 플랫폼의 주요 성과를 강조했습니다.
• 2023년 11월, 삼성전자는 대만 반도체 제조회사(TSMC)의 시장 지배력에 도전하기 위해 첨단 3D 칩 패키징 기술인 SAINT의 출시를 준비하고 있습니다.
• 2022년 3월, 한국에 본사를 둔 앰코테크놀로지는 TSMC 오픈 이노베이션 플랫폼(OIP) 3D 패브릭 얼라이언스에 합류했습니다. 이 파트너십을 통해 앰코는 TSMC의 3D 패브릭 기술에 대한 초기 액세스 권한을 확보하여 얼라이언스 파트너들이 TSMC와 함께 제품을 개발할 수 있도록 지원할 예정입니다. 또한 파트너사들은 이번 협력을 통해 고품질의 2.5D 및 3D 집적회로(IC)를 안정적으로 공급할 수 있게 될 것입니다.
• 2021년 10월, Cadence Design Systems, Inc.는 업계 최초의 종합 3D IC 플랫폼인 Integrity 3D-IC 플랫폼을 출시했다고 발표했습니다. 이 플랫폼은 시스템 분석, 설계 계획 및 고용량 3D 구현을 하나의 통합된 콕핏으로 통합합니다.
• 2021년 5월, 인텔은 미국 3대 제조 허브 중 하나인 리오 랜초 시설을 업그레이드하는 데 35억 달러를 투자하여 현지 인력의 35% 이상을 지원할 계획이라고 발표했습니다. 인텔은 반도체 업계에서 시장 선도업체로서의 입지를 강화하기 위해 뉴멕시코 시설을 확장하여 포베로스 3D 패키징 기술을 활용한 차세대 칩을 생산할 계획입니다.

*정의: 글로벌 3D IC 시장은 여러 능동 전자 부품을 3차원으로 통합하는 첨단 3차원 집적 회로(3D IC)를 설계, 개발, 제조하는 회사들로 구성되어 있습니다. 이를 통해 별도의 실리콘 기판 또는 집적 회로를 서로 쌓아 올리고 인터커넥트를 포함한 3D 패키징 기술을 사용하여 연결할 수 있습니다. 3D IC는 회로 밀도와 성능을 높이는 동시에 전력 소비를 줄임으로써 기존 2D 실리콘 기술의 한계를 극복하는 데 도움이 됩니다. 스마트폰, 노트북, 데이터 센터, 고성능 컴퓨팅 시스템과 같은 애플리케이션에서 3D 통합이 더욱 중요해짐에 따라 글로벌 3D IC 시장은 크게 성장할 것으로 예상됩니다.

애널리스트의 주요 시사점

글로벌 3D IC 시장은 다양한 산업 분야에서 고집적 반도체 솔루션에 대한 수요 증가에 힘입어 향후 10년간 크게 성장할 것으로 전망됩니다. 전자제품의 소형화와 고성능화에 대한 요구로 인해 칩 제조업체들은 빠른 속도로 3D 통합 기술을 채택하고 있습니다. 또한 실리콘 관통전극(TSV) 및 웨이퍼 본딩 기술의 발전으로 주요 장애물이 제거되면서 3D IC가 상업적으로 실행 가능한 솔루션으로 자리 잡았습니다.

자동차 및 모바일 컴퓨팅 산업은 첨단 운전자 지원 시스템과 강력하면서도 에너지 효율적인 프로세서 및 메모리 솔루션에 대한 수요가 기하급수적으로 증가함에 따라 3D IC에 큰 기회를 제공합니다. IoT(사물 인터넷), AI(인공 지능), 빅데이터와 같은 최첨단 애플리케이션이 도입을 더욱 촉진할 것입니다. 그러나 높은 제조 비용과 복잡성이 현재로서는 시장의 잠재력을 완전히 발휘하는 데 제약이 되고 있습니다.

전반적으로 3D 통합은 다양한 산업 분야에서 필요한 정교한 차세대 칩을 개발하기 위한 제조 방법으로 빠르게 자리 잡고 있습니다. 기술 및 비용 문제가 남아 있지만, 3D IC의 장기적인 시장 전망은 매우 유망해 보입니다.

시장 과제: 3D IC 제조 공정에 필요한 높은 초기 투자 비용

3D IC 제조 시설 구축에 필요한 높은 초기 투자는 글로벌 3D IC 시장 성장의 주요 과제입니다. 3D IC 기술을 위한 생산 능력을 개발하려면 정교한 제조 장비와 클린룸 인프라에 막대한 자본 지출이 필요합니다.

높은 자본 비용은 주로 3D IC 제조에 필요한 장비에 의해 주도됩니다. 다이의 정밀한 적층과 본딩을 위한 고급 리소그래피 툴은 가장 고가의 장비 중 하나입니다. 또한 3D IC 제조의 엄격한 공정 제어 및 오염 요건을 충족하려면 상당한 클린룸 공간이 필요합니다. HEPA(고효율 미립자 공기) 필터가 장착된 공기 처리 시스템과 가스 및 액체와 같은 중복 유틸리티와 같은 인프라 요구 사항도 필요한 투자에 큰 영향을 미칩니다. 또한 복잡한 3D IC 팹을 운영하기 위한 전문 인력의 채용 및 교육과 관련된 비용도 비용을 증가시킵니다.

시장 기회: 자율주행차, VR/AR과 같은 새로운 애플리케이션 분야

자율주행 차량과 증강 현실/가상 현실과 같은 새로운 기술은 향후 글로벌 3D IC 시장에 상당한 성장 기회를 열어주고 있습니다. 자율주행 차량은 사람의 개입 없이 내비게이션과 주행을 가능하게 하는 모든 센서, 카메라, 기술을 구동하기 위해 엄청난 양의 컴퓨팅 성능과 데이터 처리 능력이 필요합니다. 3D 칩 스태킹은 실리콘 수직층을 활용하여 더 많은 부품과 기능을 더 작은 공간에 집적할 수 있게 함으로써 자율 주행 차량의 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 기존 평면 칩의 한계를 극복하고 자동차 제조업체는 차량에 적합한 소형 폼 팩터에 강력한 프로세싱, 메모리, 그래픽 기능을 통합할 수 있습니다.

가상 현실과 증강 현실 역시 컴퓨팅 및 대역폭 집약적인 기술로, 3D IC가 제공하는 성능과 효율성의 이점을 크게 활용할 수 있습니다. 3D IC는 센서, 로직, 메모리 및 기타 칩을 단순히 나란히 쌓는 것이 아니라 수직으로 쌓아서 사용 가능한 공간을 극대화하고 몰입형 VR 및 AR 경험에 중요한 여러 구성 요소 간의 통신 속도를 높일 수 있습니다.

시장 보고서 범위

시장 세분화

• 제품 유형 인사이트(매출, 미화 10억 달러, 2020~2032년)
  • LED
  • 메모리
  • MEMS
  • 센서
  • 논리
  • 기타
• 기판 유형별 인사이트(매출, 미화 10억 달러, 2020-2032년)
  • 실리콘 온 인슐레이터(SOI)
  • 벌크 실리콘
• 애플리케이션 인사이트(매출, 미화 Bn, 2020-2032년)
  • 정보 및 통신 기술
  • 군사
  • 소비자 가전
  • 기타
• 지역별 인사이트(매출, 미화 10억 달러, 2020~2032년)
  • 북미
    • 미국
    • 캐나다
  • 라틴 아메리카
    • 브라질
    • 아르헨티나
    • 멕시코
    • 기타 라틴 아메리카
  • 유럽
    • 독일
    • 영국
    • 스페인
    • 프랑스
    • 이탈리아
    • 러시아
    • 기타 유럽
  • 아시아 태평양
    • 중국
    • 인도
    • 일본
    • 호주
    • 대한민국
    • ASEAN
    • 기타 아시아 태평양 지역
  • 중동 및 아프리카
    • GCC 국가
    • 이스라엘
    • 남아프리카 공화국
    • 기타 중동 및 아프리카
• 주요 기업 인사이트
  • 앰코 테크놀로지
  • ASE 그룹
  • BeSang Inc.
  • IBM Corporation
  • 인텔 주식회사
  • 장쑤 창장 전자 기술 유한 공사
  • Micron Technology Inc.
  • MonolithIC 3D ICs Inc.
  • Samsung Electronics Co. Ltd.
  • STATS ChipPAC Ltd.
  • STMicroelectronics N.V.
  • 대만 반도체 제조 회사
  • 테자론 반도체
  • 도시바 코퍼레이션
  • 유나이티드 마이크로일렉트로닉스 코퍼레이션
  • Xilinx Inc.