Отчет о размере, доле, тенденциях отрасли 3D-штабелирования - 2034 г.

Размер рынка 3D-штабелирования

Мировой рынок 3D-стекинга оценивался в 1,8 млрд долларов США в 2024 году и, по оценкам, будет расти со среднегодовым темпом роста 21,1% и достигнет 11,8 млрд долларов США к 2034 году. Рост рынка объясняется такими факторами, как рост сектора потребительской электроники в сочетании с растущим спросом на высокопроизводительные вычисления (HPC).

Рост индустрии бытовой электроники является основным драйвером роста на рынке 3D-стекинга. Например, по данным Statista, выручка, полученная на мировом рынке потребительской электроники, оценивается в 977,7 млрд долларов США и, как ожидается, будет расти со среднегодовым темпом роста 2,9% к 2029 году. Современная бытовая электроника, такая как смартфоны, носимые устройства, устройства AR/VR, игровые консоли и гаджеты для умного дома, требует передовых полупроводниковых решений для повышения производительности при сохранении компактных конструкций.

Кроме того, поскольку устройства все больше полагаются на высокоскоростную обработку данных, решения памяти 3D NAND и DRAM обеспечивают более высокую пропускную способность и меньшую задержку, что делает их незаменимыми для смартфонов, помощников на базе искусственного интеллекта и игровых консолей. С быстрым распространением возможностей подключения 5G и IoT бытовой электронике требуются высокоскоростные возможности связи с низкой задержкой. 3D-стекирование улучшает работу радиочастотных чипов, памяти и процессоров, обеспечивая лучшую обработку сигналов и обработку данных в режиме реального времени.

Растущий спрос на высокопроизводительные вычисления (HPC) выступает в качестве основного фактора роста рынка 3D-стекирования. Одним из ключевых преимуществ 3D-стекинга в высокопроизводительных вычислительных системах является значительное повышение скорости передачи данных и эффективности обработки. Благодаря вертикальной интеграции нескольких уровней логики, памяти и межсоединений с использованием сквозных кремниевых переходных отверстий (TSV) и гибридных соединений, 3D-чипы минимизируют расстояние, которое должны проходить электрические сигналы, сокращая задержку и энергопотребление. Кроме того, центры обработки данных и сервисы облачных вычислений все чаще внедряют 3D-решения для обработки экспоненциального роста данных. Кроме того, с развитием сетей 5G, периферийных вычислений и метавселенной спрос на высокопроизводительные и энергоэффективные вычислительные решения продолжает расти. Поскольку потребность в высокопроизводительных и энергоэффективных вычислениях продолжает расти в таких отраслях, как искусственный интеллект, облачные вычисления, научные исследования и автономные системы, 3D-стекинг будет оставаться важнейшей технологией для создания архитектур высокопроизводительных вычислений нового поколения.

Тенденции рынка 3D-стекирования

• Рынок концентрируется в сторону внедрения гибридных склеиваний. В настоящее время предприятия инвестируют в 3D-чипы для гибридного соединения, которое соединяет металл с металлом и диэлектрик с диэлектриком для снижения сопротивления межсоединений и повышения целостности сигнала. Эта тенденция обеспечивает повышенную энергоэффективность, производительность и масштабирование, что делает ее идеальной для ускорителей искусственного интеллекта, высокопроизводительных вычислений и решений для высокоскоростной памяти.
  
• Быстрое внедрение многоуровневой энергонезависимой памяти (NVM) 3D, такой как 3D NAND и 3D XPoint, для удовлетворения растущего спроса на решения с низким энергопотреблением и высокоскоростной памятью является важной тенденцией, наблюдаемой на рынке. Несколько компаний, таких как Micron, Kioxia и Samsung, инвестируют в архитектуры 3D NAND следующего поколения для повышения плотности и производительности хранения данных. Поскольку периферийные устройства обрабатывают большие объемы данных в режиме реального времени, 3D-стековая NVM сокращает задержки и энергопотребление, позволяя быстрее принимать решения на местах.
  
• Еще одной важной тенденцией, наблюдаемой на рынке 3D-стекинга, является разработка улучшенной 3D-стековой архитектуры для обеспечения безопасности на аппаратном уровне в обороне, критической инфраструктуре и устройствах IoT. Эти передовые 3D-чипы снижают риск утечки данных и кибератак. Кроме того, безопасные аппаратные анклавы быстро набирают популярность в процессорах военного уровня, блокчейн-приложениях и периферийном искусственном интеллекте для обеспечения повышенной целостности данных и шифрования.
  

Анализ рынка 3D Stacking

Индустрия 3D-стекирования, основанная на технологии межсоединений, делится на 3D-гибридное соединение, 3D TSV (сквозное кремниевое переход) и монолитную 3D-интеграцию.

• Сегмент 3D TSV (Through-Silicon Via) является крупнейшим рынком и в 2024 году был оценен в 798,3 млн долларов США. Сегмент 3D TSV значительно растет, поскольку различные вычислительные платформы, включая высокопроизводительные вычислительные системы и центры обработки данных, требуют чрезвычайно быстрой совместимости памяти с низкой задержкой. Производители автономных транспортных средств и передовых систем помощи водителю (ADAS) выступают в качестве основных движущих сил растущих требований к низкой мощности в сочетании с высокоскоростной интеграцией. Быстрое расширение сетей 5G и устройств IoT стимулирует расширение рынка, поскольку новые чипы должны быть небольшими и эффективными, обеспечивая при этом высокую скорость передачи данных.
  
• Сегмент гибридных 3D-соединений является самым быстрорастущим рынком и, по прогнозам, будет расти со среднегодовым темпом роста 22,3% в течение прогнозируемого периода.  3D Hybrid Bonding представляет собой жизненно важную революционную технологию, которая особенно полезна для архитектур на основе чиплетов и процессоров искусственного интеллекта нового поколения. Гибридное соединение соединяет медь непосредственно с медью, что обеспечивает более плотные возможности межсоединений, а также снижает энергопотребление и улучшает тепловые характеристики. Эта технология является оптимальным выбором для нейроморфных вычислительных систем, высокопроизводительных процессоров искусственного интеллекта и будущих приложений HBM и DRAM. Некоторые компании, такие как AMD, Intel, TSMC и Samsung, вкладывают значительные средства во внедрение архитектур на основе чиплетов и выбирают гибридное объединение в качестве предпочтительного метода взаимодействия для модульных вычислительных платформ.

Рынок 3D-стекирования, основанный на технологии межсоединений, делится на «кристалл-кристалл», «кристалл-пластина», «пластина-пластина», «чип-чип» и «чип-пластина».

• Сегмент штампов является крупнейшим рынком и в 2024 году был оценен в 728 миллионов долларов США. Расширение сегмента межсоединений между кристаллами (D2D) связано с его растущим использованием в системах на основе чиплетов, в которых несколько кристаллов соединены друг с другом для работы как единая система. Эта стратегия поддерживает инновации в области высокопроизводительных вычислений (HPC), ускорителей искусственного интеллекта и процессоров для центров обработки данных, повышая гибкость, масштабируемость и энергоэффективность.  Несколько компаний, таких как AMD, Intel и TSMC, являются одними из крупнейших полупроводниковых компаний, которые внедряют решения для межсоединений кристаллов. Эти компании быстро внедряют 3D Hybrid Bonding, Advanced Packaging (Foveros, X3D и CoWoS) для увеличения пропускной способности, снижения задержки и улучшения управления температурным режимом.
  
• Сегмент «пластина-пластина» является самым быстрорастущим рынком и, по прогнозам, будет расти со среднегодовым темпом роста 22,8% в течение прогнозируемого периода. Межсоединения W2W демонстрируют быстрый рост рынка, поскольку они предлагают высокопроизводительное производство и миниатюрные точки соединения, что делает их идеальными для технологий датчиков изображения, интеграции памяти и приложений нейроморфной обработки. Соединение W2W обеспечивает высокую точность выравнивания, снижает сопротивление в межсоединениях и повышает энергоэффективность для удовлетворения требований систем искусственного интеллекта с низким энергопотреблением, плотного стекирования DRAM, миниатюрных носимых технических устройств. Монолитная 3D-интеграция нового поколения становится возможной за счет W2W-соединения, поскольку оно обеспечивает прямое связывание логических слоев и слоев памяти на уровне пластины во время перехода полупроводниковых узлов до 5 нм и 3 нм. 
  

Рынок 3D-стекирования в зависимости от типа устройства сегментирован на логические ИС, визуализацию и оптоэлектронику, устройства памяти, МЭМС/датчики, светодиоды и другие.

• Сегмент устройств памяти является крупнейшим рынком и в 2024 году был оценен в 546,6 млн долларов США. Быстрый рост числа приложений с большим объемом данных, таких как искусственный интеллект, облачные вычисления и высокопроизводительные вычисления, увеличивает потребность в устройствах памяти с 3D-стеком, таких как 3D NAND, HBM и DRAM. По мере роста спроса на быстрые решения для памяти с низкой задержкой такие компании, как Samsung, Micron и SK Hynix, вкладывают значительные средства в стекирование 3D NAND и HBM на основе TSV, чтобы повысить плотность памяти и сэкономить энергию. Кроме того, распространение 5G, периферийных вычислений и систем автономного вождения увеличило потребность в энергосберегающих конструкциях с памятью большой емкости. 3D-стековая память обеспечивает плавное соединение нескольких слоев памяти, предлагая больше места для хранения, более быструю передачу данных и более эффективное энергопотребление. Эти функции имеют решающее значение для современных приложений, таких как обработка искусственного интеллекта в режиме реального времени, иммерсивные игры и высокоскоростные сети.
  
• Сегмент логических ИС является самым быстрорастущим рынком и, по прогнозам, будет расти со среднегодовым темпом роста 22,8% в течение прогнозируемого периода. Растущая сложность искусственного интеллекта, машинного обучения (ML) и гетерогенных вычислительных нагрузок подталкивает спрос на 3D-стековые логические ИС, особенно для процессоров, FPGA и ускорителей искусственного интеллекта. Некоторые компании, такие как AMD, Intel и NVIDIA, используют 3D-стекинг в логических ИС для увеличения вычислительной мощности, уменьшения задержки сигнала и повышения эффективности межсоединений. Стекинг 3D-логики обеспечивает лучшую интеграцию ядер ЦП, ГП и ИИ, сокращая занимаемую микросхему площадь и повышая вычислительную эффективность для центров обработки данных, периферийного ИИ и мобильных процессоров нового поколения.  
  

Рынок 3D-стекинга в зависимости от отрасли конечного пользователя делится на бытовую электронику, производство, связь (телекоммуникации), автомобилестроение, медицинские устройства/здравоохранение и другие.

• Сегмент бытовой электроники является крупнейшим рынком и в 2024 году был оценен в 645,2 млн долларов США. Основным движущим фактором роста индустрии бытовой электроники является растущее внедрение высокопроизводительных смартфонов, планшетов и умных носимых устройств в сочетании с устройствами ARVR. Эти устройства требуют компактной, энергоэффективной, высокоскоростной обработки данных и многоуровневой 3D-памяти потребительского класса, такой как 3D NAND и HBM, а также логических микросхем для повышения производительности устройства и времени автономной работы. Аналогичным образом, персональные помощники на базе искусственного интеллекта, дисплеи с высоким разрешением и многокамерные смартфоны оснащены передовыми датчиками изображения и ускорителями искусственного интеллекта, которые улучшены за счет 3D-стекирования из-за высоких требований к потоку данных наряду с энергоэффективностью. Для потребительских гаджетов нового поколения ведущие компании, такие как Apple, Samsung и Qualcomm, используют 3D-упаковку и многослойные чиплеты для улучшения обработки графики, быстрых вычислений и бесперебойного подключения к 5G.
  
• Прогнозируется, что сегмент коммуникаций (телекоммуникаций) будет расти со среднегодовым темпом роста 21,3% в течение прогнозируемого периода. Расширение сетей 5G, центров обработки данных и беспроводной инфраструктуры нового поколения значительно стимулирует внедрение 3D-стекинга в отрасли связи. Растущая потребность в высокоскоростной обработке данных с низкой задержкой и улучшенной целостности сигнала привела к внедрению 3D-стекированных радиочастотных компонентов, сетевых процессоров на основе искусственного интеллекта и высокопроизводительных решений для памяти. Межсоединения на основе 3D TSV и технологии гибридного соединения еще больше улучшают базовые станции 5G, оптические приемопередатчики и архитектуры NoC за счет быстрой передачи данных и снижения энергопотребления. Современная телекоммуникационная инфраструктура в значительной степени полагается на 3D-процессоры и решения для памяти, чтобы удовлетворить растущий спрос на технологии облачных вычислений, устройства IoT и периферийные сети, которым требуются энергоэффективные и высокоскоростные вычислительные архитектуры.

США доминировали на рынке 3D-стекинга, на долю которых в 2024 году приходилось 486 миллионов долларов США. Растущий спрос на высокопроизводительные вычисления (HPC), ускорители искусственного интеллекта и эффективность центров обработки данных являются ключевыми факторами роста рынка в регионе.

Например, согласно отчету Statista, выручка, полученная на рынке чипов искусственного интеллекта в США, составила 53,7 миллиарда долларов США в 2023 году и, по прогнозам, будет расти со среднегодовым темпом роста более чем на 30% к 2024 году, достигнув 71 миллиарда долларов США.  Широкое внедрение 3D-стековой памяти с высокой пропускной способностью (HBM), ускорителей искусственного интеллекта, и гетерогенные интеграционные технологии, внесли значительный вклад в расширение рынка. Кроме того, ведущие компании региона инвестируют в архитектуры на основе чипсетов и стекирование Through Silicon Via (TSV) для повышения производительности, энергоэффективности и масштабируемости в рабочих нагрузках искусственного интеллекта и облачных вычислений, что еще больше стимулирует рост рынка.

• Прогнозируется, что рынок 3D-стекеров в Германии будет расти со среднегодовым темпом роста 20,8% в течение прогнозируемого периода. Германия имеет сильную автомобильную промышленность, которая нуждается в высокопроизводительных и энергоэффективных полупроводниках для разработки электромобилей (EV), автономного вождения и ADAS (усовершенствованной системы помощи водителю), которая поддерживает рост 3D-стекинга, поскольку обеспечивает более высокую плотность транзисторов и более быструю обработку  данных чипы в промышленных системах IoT.
  
• По прогнозам, к 2034 году рынок 3D-укладки в Китае достигнет 1 миллиарда долларов США. Рост рынка обусловлен быстрым расширением отечественного производства полупроводников, которое поддерживается наличием государственной политики, такой как инициативы «Делай в Китае 2025». Кроме того, лидерство страны в приложениях искусственного интеллекта и Интернета вещей, которые полагаются на память с высокой пропускной способностью (HBM) и гетерогенную интеграцию, наряду с резким ростом спроса на процессоры искусственного интеллекта, чипсеты 5G и электронику автономных транспортных средств, что стимулирует внедрение передовой 3D-интеграции на уровне пластин, еще больше способствует росту рынка.
  
• В 2024 году рынок 3D-стекинга в Японии составил 70,5 млн долларов США. Рост спроса на рынке поддерживается лидерством страны в области исследований и разработок в области полупроводников, а инновации в микроэлектронике стимулируют внедрение технологии 3D TSV. Кроме того, внедрение стековой 3D-памяти DRAM и NAND для центров обработки данных и игровых консолей еще больше поддерживает рост рынка. Кроме того, растущий спрос со стороны автомобилестроения, электроники, процессоров искусственного интеллекта и устройств AR/VR на датчики и высокопроизводительные вычислительные технологии стимулирует расширение рынка.
  
• Ожидается, что рынок 3D-стекинга в Индии будет расти в среднем более чем на 25,5% в течение прогнозируемого периода. Быстрое расширение возможностей производства и упаковки полупроводников, а также реализация государственных инициатив, таких как «Делай в Индии» и схемы PLI (Production Linked Incentives), являются ключевыми факторами роста в регионе. Кроме того, растущий сектор производства электроники в стране, включая смартфоны и устройства IoT, еще больше стимулирует спрос на экономически эффективные 3D-ИС. Кроме того, развитие сетей 5G, облачных вычислений и приложений на основе искусственного интеллекта еще больше подстегнуло спрос на энергоэффективную инфраструктуру чипов высокой плотности с использованием 3D-интеграции, что стимулирует рост рынка в регионе.
  

Доля рынка 3D-стекирования

Рынок отличается высокой конкуренцией и фрагментированностью с присутствием как устоявшихся глобальных игроков, так и местных игроков и стартапов. В топ-4 компании в мировой индустрии 3D-стекинга входят TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), Intel Corporation, Samsung Electronics и AMD (Advanced Micro Devices), на долю которых в совокупности приходится 35,3% доли рынка. Ведущие компании на рынке инвестируют в передовые упаковочные решения, такие как гетерогенная интеграция, память с высокой пропускной способностью (HBM) и соединение пластины с пластиной, чтобы повысить производительность чипа при одновременном снижении энергопотребления и занимаемой площади. Кроме того, растущий спрос на искусственный интеллект, высокопроизводительные вычисления (HPC) и приложения 5G подталкивает к внедрению многоуровневой архитектуры 3D. Кроме того, развитие технологий привело к появлению таких инноваций, как Through Silicon Via (TSV), гибридное соединение и разветвленная упаковка на уровне пластины (FOWLP), которые становятся решающими в расширении закона Мура.

Расширение рынка искусственного интеллекта, Интернета вещей и автомобильной электроники еще больше подталкивает спрос на чипы высокой плотности и энергоэффективности, что делает 3D-стекинг критически важной технологией. Кроме того, растущие инициативы правительства, такие как Закон США о чипах и Европейская стратегия в области полупроводников, еще больше подталкивают несколько брендов к инвестированию в отечественные возможности 3D-упаковки для укрепления конкурентной среды в регионах.

Платформа TSMC 3DFabric™ объединяет технологии фронтенда (SoIC) и бэкенда (CoWoS®, InFO), обеспечивая гибкое проектирование на основе чиплетов. Это позволяет заказчикам объединять логические и запоминающие кристаллы и специализированные кристаллы в компактные высокопроизводительные модули. Компания повторно использует «чиплеты» на зрелых узлах (например, аналоговых/радиочастотных компонентах), уделяя особое внимание усовершенствованным узлам на логике, снижая затраты до 30%.

Счетчики Intel с запатентованными инновациями, такими как стекинг Foveros 3D и транзисторы 3D CMOS, которые сокращают задержку на 15% и энергопотребление на 25% при рабочих нагрузках высокопроизводительных вычислений. Его вертикальная интеграция обеспечивает более строгий контроль над производительностью 3D-стекового кэша, достигая паритета на кристалле для центров обработки данных и обучения искусственного интеллекта. Эта компания специализируется на архитектурных прорывах, таких как многослойные нанолистовые транзисторы (на 30–50% плотнее, чем у конкурентов) и исследованиях и разработках в области 3D-кэшей SRAM, чтобы конкурировать с серией AMD X3D.

Компании рынка 3D Stacking

В индустрии 3D-стекинга есть несколько заметных игроков, в том числе:

• драмов РА
• Технология «Амкор»
• Технологический холдинг ASE
• Бродком
• Графкор
• IBM
• Информация
• Группа JCET
• Киоксия
• Технология Marvell
• Технология Micron
• НДВО
• Технологии OmniVision
• Самсунг Электроникс
• СК Гиникс
• Полупроводниковые решения Sony
• СПИЛ
• TSMC
• Вестерн Диджитал
• Xilinx
  

Новости индустрии 3D Stacking

• В январе 2025 года компания Dreambig Semiconductor в партнерстве с Samsung Foundry разработала ведущую в мире платформу для маркировки чипов MARS, представив чиплеты Chiplet Hub и Networking IO. Благодаря партнерству, которое включает в себя техпроцесс SF4X FinFET и передовое стекирование 3D-чипов на пластинах, Samsung Foundry использует свой обширный опыт в области синергетической усовершенствованной упаковки памяти HBM для сотрудничества с Dreambig Semiconductor.
  
• В августе 2024 года TSMC представила семейство технологий 3DFabric, которое включает в себя технологии межсоединений 2D и 3D фронтенда и бэкенда. Фронтенд-технологии TSMC-SoIC® (System on Integrated Chips) реализуют точность и методологии, необходимые для 3D-стекирования кремния. В процессе укладки кристаллов используются технологии Chip-on-Wafer (CoW) и Wafer-on-Wafer (WoW), которые позволяют выполнять 3D-укладку идентичных и разных типов кристаллов.
  
• В ноябре 2024 года Lightmatter вступила в стратегическое партнерство с Amkor Technology, чтобы предоставить клиентам самый большой комплекс 3D-чипов на базе технологии Lightmatter Passage™. Lightmatter и Amkor Technology объединились для разработки нового фотонного движка с 3D-структурой, который отвечает требованиям рабочих нагрузок искусственного интеллекта за счет улучшенного масштабирования межсоединений и управления питанием.
  

Отчет об исследовании рынка 3D-штабелирования включает в себя углубленное освещение отрасли с оценками и прогнозами с точки зрения выручки (млн долларов США) с 2021 по 2034 год для следующих сегментов:

По методу

• Штамп в штамп
• Штамп в пластину
• Пластина-пластина
• Чип-ту-чип
• От чипа до полупроводниковой пластины

По технологии межсоединений

• 3D гибридное склеивание
• 3D TSV (через кремний через)
• Монолитная 3D-интеграция

По типу устройства

• Логические ИС
• Визуализация и оптоэлектроника
• Устройства памяти
• МЭМС/Датчики
• Светодиоды
• Другие (радиочастоты, фотоника, аналоговые и смешанные сигналы, а также силовые устройства)

По отраслям конечного использования

• Электроника
• Производственный
• Связь (телекоммуникации, центры обработки данных и высокопроизводительные вычисления)
• Автомобильный
• Медицинские приборы/Здравоохранение
• Другие (Военное и оборонное ведомство, Авиация

Приведенная выше информация представлена по следующим регионам и странам:

• Северная Америка 
  • США
  • Канада
• Европа 
  • Германия
  • ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
  • Франция
  • Испания
  • Италия
  • Нидерланды
• Азиатско-Тихоокеанский регион 
  • Китай
  • Индия
  • Япония
  • Австралия
  • Южная Корея
• Латинская Америка 
  • Бразилия
  • Мексика
  • Аргентина
• Ближний Восток и Африка 
  • Саудовская Аравия
  • Южная Африка
  • ОАЭ