Análisis del tamaño y la cuota de mercado de equipos de deposición atómica: tendencias de crecimiento y previsiones

Tendencias y perspectivas del mercado global de equipos de deposición atómica

Disminución creciente de nodos NAND 3D y DRAM en Asia

El número de capas ya superó las 200 en los dispositivos NAND 3D comerciales, lo que requiere docenas de capas dieléctricas y metálicas de alta relación de aspecto depositadas con precisión inferior a Ångström. Los principales fabricantes de memoria de Corea del Sur y China incrementaron los pedidos de reactores térmicos ALD que pueden mantener una variación de espesor inferior al 1 % en estructuras con relaciones de aspecto de 100:1. La recuperación del precio de la memoria en 2024-2025 restableció la utilización de las fábricas, lo que incrementó la demanda de herramientas incluso en medio de las dificultades para el control de las exportaciones. Las fábricas chinas adquirieron el 40 % de los equipos mundiales de fabricación de obleas en 2024, lo que generó un déficit regional de capacidad de precursores ALD. Los proveedores capaces de combinar la economía de lotes con la uniformidad dieléctrica de alta k obtuvieron la mayoría de las adjudicaciones de reemplazo.

Transición a lógica de compuerta metálica de alta k y de puerta todo alrededor

Las arquitecturas GAA desplazan el electrodo de puerta alrededor de toda la nanocinta, multiplicando el número de capas conformadas de alta k/metal por dispositivo. La plataforma de 2 nm de TSMC, cuya producción en masa está prevista para el segundo semestre de 2, integra cientos de pasos de ALD para asegurar el control del voltaje umbral, a la vez que reduce el consumo de energía entre un 2025 % y un 25 % en comparación con los nodos de 30 nm. El ALD de molibdeno y rutenio sustituyó al tungsteno y al cobre en varios niveles de interconexión, reduciendo la resistencia de línea en un 3 % y simplificando la CMP. La demanda se ha inclinado hacia herramientas de oblea única con metrología en origen que valida el espesor de la película después de cada ciclo. Los proveedores capaces de ofrecer una repetibilidad de espesor inferior a 35 Å con un rendimiento superior a 2 W/h son los más indicados.

Adopción rápida de placas base mini/micro-LED

Las fábricas de micro-LED requieren una pasivación sin poros a ≤100 °C para proteger los píxeles de GaN. Las líneas ALD espaciales instaladas en 2024 cuadruplicaron la producción, cumpliendo al mismo tiempo los objetivos de transmisión de vapor de agua de 4 × 4.4⁻⁵ g/(m² día). Los fabricantes de pantallas informaron una reducción del 10 % en la corriente de fuga y un aumento del 85 % en el brillo tras convertir la pasivación de las paredes laterales de PECVD a ALD. El impulso hacia las gafas de RA/RV y los HUD para automóviles ha acortado los plazos de amortización de las herramientas de encapsulación ALD especializadas, especialmente en Taiwán y China continental, donde se concentra la mayor parte de la capacidad de los paneles.

Demanda de recubrimientos electrolíticos de estado sólido para baterías de vehículos eléctricos

Los fabricantes de automóviles aceleraron sus planes de desarrollo de estado sólido, impulsando los pedidos de recubrimiento de partículas catódicas para sistemas ALD de lecho rotatorio. Las películas de óxido de niobio de 5 nm mejoraron la retención de capacidad al 99.4 % tras 500 ciclos a 4.7 V.^{[ 2 ]Nature Communications, “Eliminación de la degradación quimiomecánica de las baterías de litio de estado sólido”, nature.com} Un proveedor de baterías de primer nivel redujo el tiempo de carga de 45 a 15 minutos una vez que las capas ALD de alúmina suprimieron la formación de dendritas. Sin embargo, los volúmenes son modestos en comparación con los semiconductores, y las líneas de baterías multirreactor reservadas hasta 2027 indican una segunda etapa de crecimiento duradera para el mercado de equipos de deposición de capas atómicas.

Escasez y volatilidad de costos de los metales precursores

Las cadenas de suministro de rutenio e iridio permanecieron concentradas en dos países productores, lo que expuso a las fábricas a fluctuaciones de precios superiores al 40 % en 2024. Una fábrica de lógica de vanguardia pospuso tres meses una rampa de 3 nm debido a la escasez de rutenio, añadiendo plataformas de reciclaje de precursores que incrementaron el gasto de capital en herramientas en un 15 %. La investigación sobre la resistencia de la lámina cortada ALD de cobalto asistida por zinc-alquilo a 15 µΩ cm, pero aún está por debajo del rutenio en cuanto a vida útil por electromigración. Hasta que las químicas alternativas maduren, el precio de los PGM limitará las agresivas estrategias de reducción de costos.

Limitaciones de rendimiento frente a objetivos de fundición de gran volumen

La ALD convencional crece de 0.5 a 2 Å por ciclo, lo que produce cifras de obleas por hora más lentas que la CVD o la PVD. Una línea lógica de 5 nm comparó la ALD y la CVD de plasma de alta densidad para una capa de barrera; el rendimiento tres veces mayor de esta última aseguró el puesto de producción a pesar de la mejor cobertura de pasos de la ALD. Los proveedores respondieron con ALD espacial y modos de plasma pulsado de alta velocidad que duplicaron el rendimiento para puertas de alta k de 3 nm. Si bien las mejoras reducen la brecha, la eficiencia del capital sigue siendo un factor clave para una implementación generalizada en fábricas con precios competitivos.

Análisis de segmento

Por tipo de equipo: La ALD espacial revoluciona las plataformas tradicionales

La ALD térmica captó la mayor parte del mercado de equipos de deposición de capas atómicas, con un 55.2 % en 2024. Los reactores térmicos de una sola oblea resultaron indispensables para las capas de memoria de grabado con alta relación de aspecto, gracias a la flexibilidad de la fórmula que permite frecuentes intercambios de precursores. Sin embargo, la CAGR del 17.1 % de la ALD espacial la convierte en la ganadora destacada hasta 2030. Un importante fabricante de paneles OLED validó la encapsulación atmosférica espacial de ALD, que cuadriplicó el rendimiento y cumplió con rigurosas métricas de barrera. El coste por metro cuadrado resultante se redujo un 28 %, lo que desvió nuevos pedidos hacia las herramientas espaciales en línea. La ALD mejorada con plasma amplió su atractivo para la electrónica flexible, permitiendo el crecimiento de películas por debajo de los 100 °C, crucial para sustratos plásticos. Los proveedores también lanzaron variantes de rollo a rollo, impulsando la ALD en películas de barrera para alimentos y módulos solares. 

Se proyecta que el tamaño del mercado de equipos de deposición de capas atómicas para ALD espacial se expandirá más rápido que cualquier otro segmento, impulsado por la demanda de las fábricas de pantallas y energía solar. Por otro lado, las plataformas compatibles con ALE se perfilaron como un nicho emergente; la integración de la deposición y el grabado en un solo marco acorta las colas de procesamiento para los pasos de grabado en escalera de NAND de 232 capas. En conjunto, estos desarrollos diversificaron las fuentes de ingresos más allá del sector principal de semiconductores.

Nota: Las participaciones de todos los segmentos individuales están disponibles al momento de la compra del informe.

Por configuración del reactor: la flexibilidad de una sola oblea se combina con la economía del lote

Los sistemas de clúster representaron el 65.2 % de los ingresos de 2024, favorecidos por la agilidad de las recetas en líneas lógicas de menos de 3 nm. Una actualización reciente, que combinó la administración avanzada de vapor precursor con la detección de fallos mediante aprendizaje automático, redujo el tiempo de ciclo en un 25 % y mejoró la uniformidad entre obleas en un 40 %. Estas mejoras de productividad contribuyeron a mantener la ventaja de las herramientas de oblea única en la cuota de mercado de equipos de deposición de capas atómicas. 

Sin embargo, los reactores por lotes están resurgiendo a medida que las fábricas de memoria y analógicas buscan un menor costo por oblea. Los nuevos diseños de pared caliente procesan 100 obleas simultáneamente, controlando la temperatura con una precisión de ±1 °C. Un productor surcoreano de memoria logró un ahorro del 30 % al migrar un paso de revestimiento dieléctrico de un ALD de clúster a uno por lotes. En consecuencia, los ingresos por lotes se encaminan a una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 14.3 %, superando el crecimiento general del mercado.

Por tamaño de sustrato: Las líneas piloto de 450 mm impulsan el crecimiento futuro

Los equipos optimizados para sustratos de 300 mm representaron el 70.5 % de las ventas en 2024, lo que refleja la consolidada base de fabricación de 300 mm. Los avances en el control de procesos, como el ajuste predictivo del flujo másico de precursores, redujeron el uso de productos químicos en un 35 %, lo que impulsó la expansión del margen bruto de los fabricantes de herramientas. El tamaño del mercado de equipos de deposición de capas atómicas derivado de líneas piloto de ≥450 mm es pequeño actualmente, pero presenta una previsión de CAGR del 21.7 % hasta 2030. Una línea de investigación y desarrollo con múltiples socios demostró un coste por chip un 40 % inferior en comparación con flujos equivalentes de 300 mm, lo que subraya los incentivos económicos a largo plazo. 

Los sistemas ≤200 mm siguen siendo relevantes para dispositivos de potencia de SiC y MEMS. El aumento de la demanda de inversores automotrices impulsó a un proveedor a adquirir una empresa especializada en epitaxia, ampliando así su cartera de ALD de 150 mm y 200 mm. La diversificación de diámetros de obleas protege a los proveedores contra la ciclicidad en las megafábricas de sistemas lógicos.

Por Film Chemistry: Las películas metálicas permiten interconexiones de próxima generación

Las películas de óxido mantuvieron una participación del 48.3 % en 2024, respaldadas por pilas de puertas de alta k y capas de memoria ferroeléctrica. Los ajustes de proceso que inducen fases ortorrómbicas de HfO₂ reducen la energía de conmutación en un 60 % y prolongan la retención en un 3x, revitalizando las hojas de ruta de la memoria no volátil integrada. 

Las películas metálicas experimentaron el mayor crecimiento, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 18.3 %, gracias a la adopción de molibdeno y rutenio impulsada por GAA. La línea ALD-Ru de una fundición líder redujo la resistencia de interconexión en un 35 % en comparación con el cobre, lo que permitió un mayor ancho de banda para los aceleradores de IA. Las pilas de nitruro y oxinitruro continuaron satisfaciendo las necesidades de barrera y función de trabajo, mientras que los procesos de fluoruro y sulfuro se consolidaron en la pasivación de dispositivos cuánticos.

Nota: Las participaciones de todos los segmentos individuales están disponibles al momento de la compra del informe.

Por aplicación: Las baterías de estado sólido emergen como una frontera de crecimiento

El uso de lógica y memoria de semiconductores dominó el mercado con un 68.4 % en 2024, ya que los nodos líderes demandaron más de 300 capas ALD por oblea. El mercado de equipos de deposición de capas atómicas se benefició de los 697 2025 millones de dólares en ingresos del sector de semiconductores en XNUMX, gracias a los servidores de IA y los módulos HBM que mantuvieron la intensidad de capital. 

Los dispositivos energéticos, liderados por baterías de estado sólido, constituyen la aplicación de mayor crecimiento, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 22.5 %. Las líneas ALD de lecho rotatorio que recubren polvos catódicos a escala de kilogramos demostraron un aumento del 40 % en la vida útil, impulsando instalaciones piloto en Asia, Europa y Norteamérica. Los nuevos casos de uso en envases avanzados y recubrimientos biomédicos incrementan la demanda y diversifican la presencia de la industria de equipos de deposición de capas atómicas en el mercado final.

Análisis geográfico

Asia-Pacífico mantuvo una participación en los ingresos del 41.8 % en 2024 y se prevé que registre una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 17.3 % hasta 2030. Taiwán, Corea del Sur y China produjeron conjuntamente más del 80 % de las obleas de lógica y memoria a nivel mundial, lo que garantizó una demanda concentrada de herramientas. China, por sí sola, adquirió el 40 % de todos los equipos de fabricación de obleas en 2024, a pesar de las restricciones a la exportación, gracias a un fondo nacional de 47 XNUMX millones de dólares. La región también concentra la mayor capacidad de micro-LED, lo que impulsa aún más la adopción de la tecnología ALD espacial. 

Norteamérica ocupó el segundo lugar, impulsada por los incentivos de CHIPS y la Ley de Ciencia. Nuevas fábricas en Arizona, Ohio y Texas destinaron presupuestos multimillonarios para herramientas ALD a líneas piloto de GAA y empaquetado avanzado de chiplets. Las empresas estadounidenses invirtieron 107.5 millones de dólares en investigación y desarrollo y gastos de capital durante 2023, lo que impulsó la demanda interna.^{[ 3 ]Asociación de la Industria de Semiconductores, “2024 Factbook”, semiconductors.org}

La participación de Europa es menor, pero está en aumento. La Ley Europea de Chips movilizó 43 49.09 millones de euros (3.7 4.22 millones de dólares), incluidos XNUMX millones de euros (XNUMX millones de dólares) para cinco líneas piloto que utilizan ALD para prototipar pilas de encapsulado avanzado. La actividad emergente en Brasil, Israel y los Emiratos Árabes Unidos amplió la cartera de clientes, principalmente mediante líneas de investigación centradas en la electrónica de potencia y el almacenamiento de energías renovables.