3D堆叠市场规模、份额、增长和行业分析，按方法（芯片到芯片、芯片到晶圆、芯片到芯片、芯片到晶圆、晶圆到晶圆）、互连技术（3D混合键合、3D TSV（硅通孔）、单片3D集成）、器件类型、最终用途行业和区域分析， 2025-2032

市场定义

3D 堆叠工艺将多个半导体层集成到单个封装中，以增强器件性能并减少占地面积。它结合了 3D 混合键合、硅通孔和单片 3D 集成等先进互连技术，以实现更高的速度、效率和密度。

该工艺应用于存储器、逻辑 IC、成像元件、LED 和 MEMS 传感器等设备，可实现多种功能。它服务于消费电子、通信、汽车、制造和医疗保健等行业，支持紧凑的设计、改进的性能和高效的系统集成。

3D堆叠市场概述

2024 年，全球 3D 堆叠市场规模为 16.883 亿美元，预计将从 2025 年的 20.083 亿美元增长到 2032 年的 75.771 亿美元，预测期内复合年增长率为 20.89%。

这一增长是由对下一代定制加速器的需求不断增长推动的，这需要高性能和高能效的半导体解决方案。层转移技术的进步，例如将超薄晶体管层转移到不同的晶圆上以进行异构集成，正在提高互连密度和器件性能。

主要亮点：

1. 2024 年 3D 堆叠行业规模为 16.883 亿美元。
2. 预计2025年至2032年该市场将以20.89%的复合年增长率增长。
3. 2024年，亚太地区市场份额为46.80%，估值为7.901亿美元。
4. 2024 年，芯片到芯片领域的收入为 4.997 亿美元。
5. 到 2032 年，3D 混合粘合领域预计将达到 43.612 亿美元。
6. 到 2032 年，存储设备市场预计将达到 27.753 亿美元。
7. 到 2032 年，消费电子领域预计将达到 20.518 亿美元。
8. 预计北美地区在预测期内的复合年增长率为 19.68%。

3D堆叠市场的主要公司有台积电、英特尔、三星、Advanced Micro Devices, Inc.、SK HYNIX INC.、ASE、Amkor Technology、Powertech Technology Inc.、江苏长电科技股份有限公司、XMC、Tezzaron、BroadPak Corporation、X-FAB Silicon Foundries SE、联华电子公司和德州仪器公司。

人工智能加速器采用先进的多芯片封装推动了市场增长，这种封装可以在单个封装中集成多个高性能芯片。这提高了人工智能和机器学习工作负载的处理速度、减少延迟并提高能源效率。

制造商正在利用创新的互连和热管理解决方案来优化密集架构中的性能和可靠性。该技术支持可扩展且灵活的设计，使公司能够满足下一代人工智能应用日益增长的计算需求。

• 2025 年 5 月，Marvell Technology, Inc. 推出了专为定制 AI 加速器设计的新型多芯片封装平台。该平台允许更大的多芯片配置，同时降低功耗和总体成本，并提高芯片间互连效率。它采用模块化 RDL 中介层作为传统硅中介层的替代方案，并支持 HBM3/3E 内存集成。

市场驱动力

对下一代定制加速器的需求不断增长

3D 堆叠市场是由对下一代定制加速器不断增长的需求推动的，这对于高性能计算、人工智能和数据中心应用。 3D 堆叠通过在单个封装内集成多个半导体层来实现高速处理和能源效率，满足现代加速器的性能需求。

这使得制造商能够实现更高的计算能力并减少延迟，同时保持紧凑的占地面积。专业计算应用程序对增强性能的需求正在加速各行业采用 3D 堆叠技术。

• 2024 年 12 月，Broadcom Inc. 推出了 3.5D eXtreme Dimension System in Package (XDSiP) 平台，以支持定制 AI XPU。该平台将 3D 硅堆叠与 2.5D 封装相结合，从而能够将多个计算芯片、I/O 芯片和 HBM 内存堆栈集成在单个封装中。它提高了互连密度、降低了功耗并减少了延迟，同时保持了 AI 应用的紧凑封装设计。

市场挑战

3D 堆叠设备中的热管理问题

3D 堆叠市场的一个主要挑战是管理高密度堆叠芯片的散热。层密度增加会产生更多热量，从而降低器件性能和可靠性。这限制了广泛的采用，特别是在高性能计算和紧凑型电子设备中。

为了解决这个问题，公司正在投资先进的热管理解决方案，包括微流体冷却和改进的散热材料。制造商也在优化芯片架构和堆叠设计，以增强散热并保持一致的性能。

市场趋势

层转移技术的进步

3D 堆叠市场的一个关键趋势是在不同晶圆上使用超薄晶体管层转移，这得益于异构集成的进步。这使得制造商能够有效地堆叠不同的半导体层，从而提高互连密度和信号完整性。

它还可以将逻辑、存储器和专用芯片组合在一个封装内，从而提高整体设备性能。公司正在采用这种技术来满足对紧凑、高性能和节能电子设备不断增长的需求。

• 2025 年 6 月，Soitec 与力晶半导体制造公司 (PSMC) 宣布开展战略合作，共同推进用于纳米级 3D 堆叠的超薄晶体管层转移 (TLT) 技术。此次合作的重点是提供带有释放层的 300mm 基板，以实现超薄晶体管层的高速传输并支持下一代 3D 芯片堆叠。

3D 堆叠市场报告快照

 市场细分：

• 按方法（芯片到芯片、芯片到晶圆、芯片到芯片、芯片到晶圆和晶圆到晶圆）：由于紧凑型和高性能电子设备的广泛采用，芯片到芯片领域在 2024 年收入为 4.997 亿美元。
• 按互连技术（3D 混合键合、3D TSV（硅通孔）和单片 3D 集成）划分：由于其更高的互连密度和改进的信号性能，3D 混合键合细分市场到 2024 年将占据 44.70% 的市场份额。
• 按设备类型（存储设备、逻辑 IC、成像和光电器件、LED、MEMS/传感器等）：由于对大容量和节能存储解决方案的需求不断增长，到 2032 年，存储设备领域预计将达到 27.753 亿美元。
• 按最终用途行业（消费电子、通信、汽车、制造、医疗设备和医疗保健等）：由于先进半导体在智能手机和可穿戴设备中的集成度不断提高，到 2032 年，消费电子领域预计将达到 20.518 亿美元。

3D堆叠市场区域分析

按地区划分，市场分为北美、欧洲、亚太地区、中东和非洲以及南美。

2024年亚太地区3D堆叠市场份额占全球市场的46.80%，估值为7.901亿美元。这种主导地位是由于大规模半导体制造中心的存在和高采用率先进封装中国、日本、韩国等国家的技术。

该地区的半导体公司受益于经济高效的生产、熟练的劳动力以及政府对半导体基础设施的支持，推动了 3D 堆叠解决方案的更广泛采用。

北美地区预计在预测期内复合年增长率为 19.68%。这一增长得益于专注于创新材料和先进 3D 堆叠技术的强大研发工作。该地区的半导体公司利用研究设施和战略合作伙伴关系来提高芯片效率和密度，加速消费电子、汽车和通信领域的采用。

• 2025 年 4 月，麻省理工学院林肯实验室开发了一款专门的基准测试芯片，用于测试 3D 集成微电子的冷却解决方案。该芯片产生高功率来模拟堆叠电路中的热量，并测量应用冷却方法时的温度变化。该项目由 DARPA 的 Minitherms3D 计划资助，支持 HRL 实验室开发 3D 异构集成堆栈的热管理系统。

监管框架

• 在美国工业与安全局 (BIS) 通过控制先进半导体制造设备的出口并限制向外国实体转让来监管 3D 堆叠技术。
• 在欧洲欧盟委员会通过《欧洲芯片法案》进行监管，该法案制定了投资、制造和创新激励规则，确保半导体供应链的安全和弹性。
• 在日本经济产业省通过支持研究计划、制定行业标准以及向国内半导体制造商提供激励措施来规范 3D 小芯片开发。

竞争格局

全球 3D 堆叠行业的主要参与者正致力于通过先进材料创新来提高设备性能和效率。公司正在投资研究开发新材料，以减少芯片电容，从而提高信号完整性并降低堆叠逻辑和 DRAM 芯片的功耗。

制造商正在实施复杂的热管理解决方案，以保持高密度 3D 结构的性能稳定性。此外，市场参与者正在寻求与设备供应商和研究机构的战略合作，以加速这些材料的采用并优化高性能应用的3D堆叠工艺。

• 2024 年 7 月，应用材料公司推出了新的材料工程解决方案，将铜芯片布线扩展到 2 纳米及更高节点。该解决方案结合了钌和钴，可将电阻降低高达 25%，并引入增强型低 k 电介质，可增强逻辑和 DRAM 芯片的先进 3D 堆叠性能。预计这将提供高能效计算并提高芯片性能。

3D堆叠市场的主要公司：

• 台积电股份有限公司
• 英特尔公司
• 三星
• 超微半导体公司
• SK海力士公司
• 日月光公司
• 安靠科技
• 力成科技股份有限公司
• 江苏长电科技有限公司
• 厦门新芯
• 特扎龙
• 布罗德帕克公司
• X-FAB 硅铸造厂 SE
• 联华电子公司
• 德州仪器公司

最新动态（合作伙伴/新产品发布）

• 2025年8月，Socionext Inc. 通过先进的 3DIC 解决方案扩展了其产品组合，包括增强的 3D 芯片堆叠和 5.5D 封装技术。该产品采用 N3 计算和 N5 I/O 芯片的面对面 (F2F) 3D 堆叠，可为消费类、AI 和 HPC 应用提供更高的集成密度、更低的功耗和更高的性能。
• 2024年6月，Ansys 宣布与 NVIDIA Omniverse 集成，为下一代 3D-IC 设计实现 3D 多物理场可视化。此次合作使设计人员能够实时与电磁和热模型交互，改进 5G/6G、AI/ML、物联网和自动驾驶汽车等应用的诊断和优化。该解决方案支持多芯片芯片堆栈，有助于优化紧凑型半导体封装的性能、可靠性和功效。