Размер, доля, рост и отраслевой анализ рынка углерода, по типу материала (вращение углерода при высоких температурах, вращение углерода при нормальной температуре), по применению (устройства памяти, логические устройства, силовые устройства, усовершенствованная упаковка), по конечному пользователю и региональному анализу, 2024-2031

Определение рынка

Рынок предполагает разработку, производство и применение углеродных материалов, используемых в процессах производства полупроводников. Он включает в себя центрифугирование углеродных материалов как при высокой, так и при комнатной температуре, которое в основном используется на этапах формирования рисунка и травления при изготовлении чипов.

В отчете представлен обзор основных факторов роста, подкрепленный региональным анализом и нормативной базой, которая, как ожидается, повлияет на развитие рынка в течение прогнозируемого периода.

Вращение на углеродном рынкеОбзор

Объем глобального рынка выбросов углерода оценивается в 210,3 млн долларов США в 2023 году, и, по прогнозам, он вырастет с 273,9 млн долларов США в 2024 году до 1796,8 млн долларов США к 2031 году, при этом среднегодовой темп роста составит 30,83% в течение прогнозируемого периода.

Рост рынка поддерживается за счет увеличения инвестиций в производство полупроводников во всем мире. Правительства и частный сектор расширяют производственные мощности, чтобы удовлетворить растущий мировой спрос на передовые чипы, используемые в искусственном интеллекте, автомобильной электронике и высокоскоростных соединениях.

Эти инвестиции подчеркивают необходимость в современных материалах, таких как спин-он-углерод, которые могут удовлетворить строгие требования производства полупроводников следующего поколения.

Основными компаниями, работающими в сфере углеродной промышленности, являются Brewer Science, Inc., Merck KGaA, Shin-Etsu Chemical Co. LTD, Kayaku AM, DONGJIN SEMICHEM CO LTD., YCCHEM CO., Ltd., SAMSUNG, JSR Micro, Inc., Nano-C и Irresistible Materials Ltd.

Более того, растущее использование спин-углерода в сочетании с EUV-технологиями и технологиями литографии следующего поколения способствует росту рынка. По мере ускорения перехода к узлам размером менее 5 нм, спиннинговые углеродные материалы становятся жизненно важными для достижения высокоточного мульти-рисунка и надежной маскировки травлением.

Их высокая однородность пленки, термостойкость и способность противостоять агрессивному травлению делают их хорошо подходящими для сложных структур в логике, памяти и современной упаковке.

• В июне 2024 года Imec и ASML совместно открыли Лабораторию литографии High NA EUV в Нидерландах. Этот ультрасовременный объект предоставляет производителям микросхем памяти и поставщикам передовых материалов и оборудования доступ к первому прототипу сканера High NA EUV и полному набору метрологических и обрабатывающих инструментов.

Ключевые моменты:

1. В 2023 году рост размера углеродной промышленности составил 210,3 миллиона долларов США.
2. Прогнозируется, что в период с 2024 по 2031 год рынок будет расти в среднем на 30,83%.
3. В 2023 году доля Северной Америки составила 45,47% на сумму 95,6 млн долларов США.
4. В 2023 году доход от углеродного сегмента, связанного с горячими температурами, составил 1204,0 миллиона долларов США.
5. Ожидается, что к 2031 году сегмент устройств памяти достигнет 554,9 млн долларов США.
6. По прогнозам, к 2031 году сегмент литейного производства принесет выручку в размере 984,7 млн ​​долларов США.
7. Ожидается, что в течение прогнозируемого периода среднегодовой темп роста в Азиатско-Тихоокеанском регионе составит 30,78%.

Как инвестиции способствуют росту рынка?

Рынок углерода переживает значительный рост, обусловленный увеличением инвестиций в мощности по производству полупроводников. Правительства и игроки частного сектора, особенно в таких регионах, как Северная Америка и Азиатско-Тихоокеанский регион, вкладывают значительные средства в расширение внутреннего производства полупроводников.

Этот всплеск инвестиций вызван необходимостью удовлетворить растущий глобальный спрос на передовые чипы, используемые в новых технологиях, таких какискусственный интеллект, 5G и облачные вычисления.

По мере расширения мощностей по производству полупроводников для внедрения этих новых технологий растет спрос на высокопроизводительные материалы, в том числе на углероде.

Центрифугированные углеродные материалы необходимы для удовлетворения передовых требований литографии и рисунка современных полупроводниковых устройств, что делает их критически важными для производства меньших по размеру и более эффективных чипов.

• В апреле 2025 года компания Applied Materials, Inc. приобрела 9% находящихся в обращении акций BE Semiconductor Industries N.V. (Бези). Эта инициатива направлена ​​на совместную разработку первого полностью интегрированного решения для оборудования для гибридного соединения кристаллов — основной технологии для передовых полупроводниковых корпусов.

Каковы основные препятствия для этого рынка?

Ключевой проблемой, сдерживающей расширение рынка углерода, является сложность интеграции этих материалов в передовые полупроводниковые технологические узлы, особенно при переходе производства на технологии менее 5 нм.В таких масштабах даже минимальные отклонения в свойствах материала могут существенно повлиять на производительность, надежность и общую производительность процесса.

Достижение точной совместимости с этапами травления, осаждения и очистки становится все более востребованным, особенно в многослойных и трехмерных архитектурах устройств. Эта проблема еще более усугубляется необходимостью обеспечения постоянной однородности пленки, высокой термостабильности и сверхнизкого уровня загрязнения.

Эту проблему можно решить посредством сотрудничества между поставщиками материалов и производителями полупроводников для совместной разработки решений на основе углерода, адаптированных к конкретным требованиям производства.

Кроме того, использование передового моделирования, мониторинга процессов в реальном времени и технологий прогнозного контроля качества может помочь обеспечить стабильное поведение материала и ускорить выход на рынок в условиях крупносерийного производства.

Какие технологические тенденции формируют рынок?

Вращение рынка углерода свидетельствует о значительной тенденции к интеграции вращения углеродных материалов с экстремальным ультрафиолетом (EUV) и передовыми методами литографии.

Поскольку производители полупроводников сосредотачивают внимание на техпроцессах менее 5 нм, усиливается потребность в материалах, которые могут сохранять структурную целостность в сложных условиях травления и поддерживать высокое разрешение структуры.

Центрифугированные углеродные материалы набирают популярность в качестве надежных слоев твердой маски в этих средах благодаря их превосходной селективности травления и совместимости со сложными процессами с множеством рисунков.

Их способность обеспечивать уменьшенную шероховатость кромок линий и поддерживать конструкции с высоким соотношением сторон делает их особенно ценными в рабочих процессах EUV, где точность и контроль процесса имеют решающее значение. Такое соответствие технологиям литографии следующего поколения делает углерод ключевым фактором в передовом производстве полупроводников.

• В апреле 2024 года компания Intel Foundry в сотрудничестве с ASML успешно установила и откалибровала первый в отрасли коммерческий инструмент для литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV) с высокой числовой апертурой на своем научно-исследовательском центре в Хиллсборо, штат Орегон. Это представляет собой значительный прогресс в производстве полупроводников, обеспечивающий повышенное разрешение и масштабирование функций для процессоров следующего поколения, а также поддержку новых технологий, таких как искусственный интеллект.

Снимок отчета Spin on Carbon Market

Сегментация рынка

• По типу материала (формование углерода при горячей температуре и центрифугирование углерода при нормальной температуре): сегмент горячего центрирования углерода заработал в 2023 году 142,9 миллиона долларов США благодаря своей превосходной термической стабильности и пригодности для усовершенствованного формирования рисунка в высокопроизводительных полупроводниковых процессах.
• По применению (устройства памяти, логические устройства, силовые устройства иРасширенная упаковка): В 2023 году доля сегмента устройств памяти составила 30,27%, чему способствовал рост спроса на решения для хранения данных высокой плотности в бытовой электронике и центрах обработки данных.
• По конечным пользователям (литейные предприятия, производители интегрированных устройств (IDM) и аутсорсинговая сборка и тестирование полупроводников (OSAT)): прогнозируется, что к 2031 году сегмент литейных производств достигнет 984,7 млн ​​долларов США, чему способствуют растущие инвестиции в передовые узловые технологии и массовое производство передовых микросхем для клиентов по всему миру.

Каков сценарий развития рынка в Северной Америке и Азиатско-Тихоокеанском регионе?

В зависимости от региона рынок подразделяется на Северную Америку, Европу, Азиатско-Тихоокеанский регион, Ближний Восток и Африку и Латинскую Америку.

В 2023 году доля рынка углерода в Северной Америке составила около 45,47% и составила 95,6 млн долларов США. Это доминирование объясняется наличием хорошо зарекомендовавших себя производителей полупроводников, развитой исследовательской инфраструктурой и ранним внедрением передовых методов литографии.

Мощная государственная поддержка отечественного производства чипов и стратегические инвестиции в высокопроизводительные вычисления, искусственный интеллект и технологии центров обработки данных еще больше способствуют расширению регионального рынка.

В регионе были сделаны значительные инвестиции в производство полупроводников, при этом были построены или расширены крупномасштабные заводы по производству полупроводников для поддержки передовых узлов.

В частности, в Соединенных Штатах проживают несколько мировых лидеров в области полупроводников и новаторов в области материалов, которые одними из первых внедрили спиннинговые углеродные материалы для передовой литографии и травления.

• В марте 2025 года TSMC объявила о дополнительных инвестициях в размере 100 миллиардов долларов США для расширения своих передовых операций по производству полупроводников в США в дополнение к своим существующим инвестициям в размере 65 миллиардов долларов США в Финиксе, штат Аризона. Расширение включает в себя два современных упаковочных предприятия, ультрасовременный центр исследований и разработок и новые производственные предприятия, что стало крупнейшими прямыми иностранными инвестициями в истории США.

В течение прогнозируемого периода темпы роста углеродной промышленности в Азиатско-Тихоокеанском регионе будут расти с ошеломляющими среднегодовыми темпами в 30,78%. Этот быстрый рост стимулируется расширением мощностей по производству полупроводников в регионе, особенно в таких странах, как Южная Корея, Тайвань, Китай и Япония.

Высокий спрос на бытовую электронику, растущее внедрение современной упаковки и постоянные инвестиции в производство памяти и логических устройств способствуют расширению регионального рынка. Присутствие ключевых поставщиков материалов и конкурентная производственная среда дополнительно поддерживают этот рост.

Кроме того, растущий спрос на бытовую электронику, смартфоны и вычислительные устройства способствует расширению регионального рынка, для которого требуются все более компактные и мощные полупроводниковые компоненты.

Поскольку полупроводниковые узлы продолжают сокращаться, вращение углерода играет решающую роль в обеспечении точного литографического рисунка, особенно в технологиях мульти-рисунка и 3D-интеграции.

Сильное присутствие Азиатско-Тихоокеанского региона в производстве памяти и логических микросхем привело к более широкому использованию спин-он-углерода в DRAM, флэш-памяти NAND и системах-на-кристалле.

Нормативно-правовая база

• В США, нормативная база для прядения углеродных материалов находится под надзором Агентства по охране окружающей среды (EPA) и Управления по безопасности и гигиене труда (OSHA). Эти агентства устанавливают стандарты качества воздуха и воды, обращения с опасными материалами и безопасности работников в производстве полупроводников.
• В ЕвропеЕвропейское химическое агентство (ECHA) обеспечивает соблюдение правил регистрации, оценки, авторизации и ограничения использования химических веществ (REACH), которые регулируют безопасное использование и обращение с химическими веществами, в том числе с теми, которые используются в полупроводниковых процессах, таких как центрифугирование углерода. REACH гарантирует, что производители предоставляют паспорта безопасности и соблюдают стандарты окружающей среды и безопасности.

Конкурентная среда

Развитие углеродной промышленности свидетельствует об усилении конкуренции, поскольку компании активизируют свои усилия по повышению производительности продукции, масштабированию производства и поддержке передовых технологических узлов полупроводников.

Общая стратегия ведущих игроков предполагает расширение своих возможностей в области исследований и разработок для разработки углеродных составов следующего поколения с улучшенной стойкостью к травлению, термической стабильностью и совместимостью с экстремальным ультрафиолетом (EUV) и многоструктурной литографией.

Кроме того, игроки отрасли формируют стратегическое сотрудничество с производителями полупроводников и устройств. Участвуя в совместных проектах разработки и программах квалификации материалов на ранних стадиях, поставщики Spin On Carbon стремятся привести свои предложения в соответствие с конкретными потребностями интеграции процессов.

Это позволяет быстрее внедрять их материалы в массовое производство и укрепляет их позиции в цепочке поставок полупроводников. Кроме того, участники рынка отдают приоритет географическому расширению за счет новых производственных мощностей или локализованных партнерских отношений для поддержки растущего спроса, особенно в Азиатско-Тихоокеанском регионе и Северной Америке.

Расширение регионального присутствия сокращает время выполнения заказов и затраты на логистику, а также способствует более тесной технической поддержке клиентов, эксплуатирующих крупносерийные производственные предприятия.

Ведущие компании, занимающиеся углеродным рынком:

• Брюэр Сайенс, Инк.
• Мерк КГаА
• Шин-Эцу Кемикал Ко. ЛТД
• Каяку АМ
• ДУНДЖИН СЕМИХЕМ КО ЛТД.
• YCCHEM CO., Ltd.
• SAMSUNG
• ДжСР Микро, Инк.
• Нано-С
• ООО «Непреодолимые материалы»

Последние разработки (запуск продукта)

• В июне 2023 годаКомпания Brewer Science, Inc. представила свой революционный высокотемпературный стабильный материал для выравнивания зазоров OptiStack SOC450. Этот усовершенствованный материал обеспечивает нулевую усадку при температуре до 550°C во время обжига N2, совершая революцию в передовых процессах EUV и ArF, обеспечивая превосходную термическую стабильность и эффективность выравнивания и заполнения зазоров в производстве полупроводников следующего поколения.