持続可能なエレクトロニクスと半導体製造2025-2035年：プレーヤー、市場、予測

Sustainable Electronics and Semiconductor Manufacturing 2025-2035: Players, Markets, Forecasts

本レポートでは、プリント回路基板（PCB）および半導体業界全体を通して、持続可能なエレクトロニクスのイノベーションを調査している。2025年から2035年までのきめ細かな市場予測、グリーンエレクトロニクス... もっと見る

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IDTechEx アイディーテックエックス	2025年1月14日	US$7,000 電子ファイル（1-5ユーザライセンス）ライセンス・価格情報注文方法はこちら	お問合わせください	350	英語

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サマリー

本レポートでは、プリント回路基板（PCB）および半導体業界全体を通して、持続可能なエレクトロニクスのイノベーションを調査している。2025年から2035年までのきめ細かな市場予測、グリーンエレクトロニクスプレイヤーのプロフィール、SEMICON EuropaおよびElectronica 2024で収集した情報を含め、主要な製造プロセスおよび材料をカバーしています。本レポートは、エレクトロニクス産業における技術革新に関する不可欠な洞察を提供します。半導体産業におけるエネルギーと水の使用量は、2025年から2035年にかけてそれぞれ年平均成長率12%と8%で成長すると予測されており、両者に対する効率的な管理戦略が不可欠である。エレクトロニクス市場は巨大で、集積回路（IC）は世界で3番目に多く取引されている。

従来のエレクトロニクス製造は非常に無駄が多く、多くの材料、化学物質、製造工程が環境に有害である。本レポートでは、PCBとICの製造が環境に与える影響を調査し、環境への潜在的なダメージを軽減する機会を強調している。これには、低温処理、余分な無駄の多い工程の最適化や廃止、可能な限り材料のリサイクルや再利用、従来の製造工程を置き換える可能性のある新しいアプローチの採用などが含まれる。PCB基板材料については、現在主流であるFR4の長期的な代替となりうる生分解性材料やリサイクル可能な材料を含めて分析する。これには、ポリ乳酸、Soluboard®、Recyclad1G、ReUSE®などの基板や技術が含まれる。

また、製品の持続可能性と効率性を向上させるために、多くの有名電子機器メーカーが現在取り組んでいる活動についても調査している。サムスン、TSMC、グローバルファウンドリーズ、インテルなどである。これには、年間5,000億リットル以上の水を使用する半導体製造の水管理戦略も含まれる。

この報告書は、エレクトロニクス製造の持続可能な方法を評価し、PCBとICのイノベーションに焦点を当てている。本レポートでは、持続可能な技術革新がグリーンエレクトロニクスの新時代をどのように推進できるかを評価し、長期的な持続可能性を効果的に改善できるさまざまな材料や製造プロセスを取り上げている。PCBとIC製造のバリューチェーンの各主要段階を網羅し、イノベーションの恩恵を受けられる分野を特定している。これらは、排出量、材料、水の消費量だけでなく、スケーラビリティや導入コストの観点からも比較されている。ICについては、インゴットからのウェハー準備、ウェハーの酸化、エッチング、フォトリソグラフィー、表面ドーピング、メタライゼーション、パッケージング、水管理をカバーしている。PCBについては、設計オプション、基板の選択、パターニング、メタライゼーション、部品取り付け材料とプロセスについてカバーしている。さらに、すべての電子デバイスについて、使用済み技術やプロセスについても調査している。

半導体製造のグローバルサプライチェーンマップ。

持続可能なエレクトロニクスへの障壁も評価されており、資本コストや既存の製造技術への新しい手法の統合は複雑である。グリーン・エレクトロニクスの主要な推進力は法律であり、これについては詳しく説明する。これには、欧州で新たに施行される持続可能な製品のためのエコデザイン規制（ESPR）やデジタル製品パスポート（DPP）などが含まれる。また、アジア太平洋（APAC）地域における既存および今後の法規制についても説明する。PCBの90%はAPAC地域で製造されているが、エレクトロニクスのサプライチェーンはグローバルに流れているため、地域ごとの法規制がグローバルな影響を及ぼすことになる。

PCBとIC製造のバリューチェーンの全段階における持続可能なエレクトロニクスの機会を理解しようとする人にとって、IDTechExのレポートは必見である。持続可能なエレクトロニクスは現在、極めて重要な課題となっています。エレクトロニクスの需要が伸び続ける中、環境への影響を低減し、今後予想されるより厳しい法規制に準拠することが不可欠です。多くの場合、持続可能な改善と運用コストの削減は両立可能であり、2つの側面から実施することが望ましい。読者は、持続可能なエレクトロニクスの現在と未来について、広範かつ詳細な情報を得ることができるだろう。

本レポートでお答えする主な質問

注目すべき主要な政策と法規制は何か？
実装可能な既存の低排出技術は何か？
どのような破壊的技術が登場するか？
持続可能で信頼性が高く、スケーラブルな新規製造ルートは？
積層造形はどのようにコストを削減し、廃棄物を最小化できるか？
主要材料の成長機会はどこにあるのか？
持続可能性を向上させるために主要企業は何をしているのか？

IDTechExのこのレポートは以下の主要な側面をカバーしています：

技術動向とメーカー分析

フレキシブル基板、リサイクル可能基板、生分解性基板を含むプリント回路基板用新素材の考察。
従来のはんだ、低温はんだ、導電性接着剤など、さまざまな部品取り付け材料の比較。
化学廃棄物の削減とコスト削減を目的としたウェットエッチングとドライエッチングの比較
主要なSWOT分析を通じて、さまざまな材料と製造プロセスの持続可能性ベンチマークを実施。
新材料や新工程を含むIC製造方法において、主要な業界企業が持続可能性対策としてどのような取り組みを行っているかについての洞察。
IC製造における水管理分析
プリント回路基板および集積回路の製造に伴う環境への影響と排出を削減するために改善すべき主要分野の分析およびハイライト。
新たな付加製造ルートとそれを開発する企業の評価
法規制の高まりが新素材や製造プロセスの採用にどのような影響を及ぼすかの評価。

市場予測と分析：

収益、生産量、材料要件、エネルギー使用量、水使用量で区分した市場規模と10年間の市場予測。プリント回路基板と集積回路の製造に関連するさまざまな材料とプロセスの技術的・商業的準備レベルの評価。

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1.	要旨
1.1.	今日のエレクトロニクス産業
1.2.	サステナビリティ・インデックス・ベンチマーク
1.3.	PCB製造はAPACに集中
1.4.	持続不可能な従来のエレクトロニクス製造
1.5.	持続可能なエレクトロニクスへの挑戦
1.6.	サプライチェーンのセキュリティ
1.7.	グローバル・エレクトロニクス・ファンディング
1.8.	持続可能な製品のためのエコデザイン持続可能性を推進する規制
1.9.	その他のグローバル・エレクトロニクス規制（I）
1.10.	その他のグローバル・エレクトロニクス規制（II）
1.11.	ライフサイクル分析
1.12.	ライフサイクル分析によるエコデザイン
1.13.	製造業におけるエネルギー使用の最適化
1.14.	フォトニック焼結による省エネルギー
1.15.	再生可能エネルギーの導入
1.16.	IC製造エネルギー使用量の予測
1.17.	半導体製造におけるPFAS
1.18.	技術の進歩は持続可能性に影響を与える
1.19.	EUVの持続可能性
1.20.	窒化ガリウムの利点
1.21.	サステナビリティ指数ウェハー材料
1.22.	基板別IC生産予測
1.23.	シリコンウエハー製造の改善
1.24.	フォトリソグラフィーの化学薬品使用量と環境への影響
1.25.	溶剤の使用削減と再利用
1.26.	エッチャント再生によりPCB用ウェットエッチングがより持続可能に
1.27.	サステナビリティ指標：PCBのパターニングとメタライゼーションプロセス
1.28.	積層造形の利点
1.29.	半導体製造における水の役割
1.30.	IC製造用水の使用量予測
1.31.	水の再利用
1.32.	持続可能性の指標代替PCB基板
1.33.	JIVAパートナーシップは、ソルボードの普及を加速させるだろう；
1.34.	基板別PCB収益予測
1.35.	PCB部品取り付け材料
1.36.	はんだ付けにおける循環経済の可能性
1.37.	電子機器のリサイクル・リユースへの取り組み
1.38.	電子機器廃棄物削減技術のまとめ
1.39.	主な収穫（I）
1.40.	主な収穫（II）
1.41.	主な収穫（III）
2.	はじめに
2.1.	今日のエレクトロニクス産業
2.2.	エレクトロニクス産業における持続可能性
2.3.	従来のエレクトロニクス製造が、持続可能性への挑戦の障害となる
2.4.	電子機器の増加
2.5.	スピードを上げ、組み込みエネルギーを削減する製造戦略
2.6.	持続可能な製品のためのエコデザイン規制
2.7.	エレクトロニクスへのグローバルな影響
2.8.	反グリーンウォッシング
2.9.	その他のグローバル・エレクトロニクス規制（I）
2.10.	その他のグローバル・エレクトロニクス規制（II）
2.11.	グローバル・エレクトロニクス・ファンディング
2.12.	オンショアリング
2.13.	持続可能性がエレクトロニクス産業のチャンスを促進
2.14.	再生可能エネルギーの導入
2.15.	炭素価格が再生可能エネルギー導入を後押し
2.16.	スマート製造
2.17.	電子機器のリサイクル・リユースへの取り組み
2.18.	レポートの構成
2.19.	サステナビリティ・インデックス・ベンチマーク
3.	持続可能なエレクトロニクス市場予測
3.1.	予測データソース
3.2.	方法論-基板製造と製造方法の予測
3.3.	方法論-エネルギーと水の使用量予測
3.4.	基板別PCB製造
3.5.	基板別PCB売上高
3.6.	リジッドPCBのパターニングとメタライゼーション手法
3.7.	フレキシブルプリント基板のパターニングとメタライゼーション方法
3.8.	硬質PCB部品取り付け材料
3.9.	フレキシブルPCB部品取り付け材料
3.10.	基板によるIC製造
3.11.	IC製造エネルギー使用量
3.12.	IC製造用水使用量
3.13.	世界の電子廃棄物発生量
3.14.	まとめ- PCB製造
3.15.	まとめ- IC製造
4.	集積回路製造
4.1.1.	ICの製造章構成
4.1.2.	従来の集積回路製造
4.1.3.	IC製造における持続可能性の主要分野
4.2.	ウェハーの準備と材料
4.2.1.	IC用ウェハー製造の紹介
4.2.2.	従来のシリコンウェーハ製造
4.2.3.	Siウェハーのエネルギーと材料損失
4.2.4.	シリコンウエハー製造の改善
4.2.5.	窒化ガリウムの利点
4.2.6.	窒化ガリウム製造
4.2.7.	炭化ケイ素の比較
4.2.8.	SWOT分析窒化ガリウムIC
4.2.9.	プラグマティック・フレキシブルIC
4.2.10.	SWOT分析：PragmatIC'のフレキシブルIC
4.2.11.	プリント有機IC
4.2.12.	サステナビリティ指数ウェハー材料
4.2.13.	主な要点ウェハーの準備
4.3.	酸化
4.3.1.	酸化の紹介
4.3.2.	酸化前洗浄の代替品
4.3.3.	酸性エッチング液のリサイクル
4.3.4.	基質の酸化
4.3.5.	湿式および乾式熱酸化
4.3.6.	MOSFETトランジスタ
4.3.7.	トランジスタのゲート酸化膜の改善
4.3.8.	溶液によるゲート酸化物の製造
4.3.9.	溶液系酸化ハフニウム
4.3.10.	サステイナブル・ゲート酸化物の研究（I）
4.3.11.	サステイナブル・ゲート酸化物の研究（II）
4.3.12.	シリコンオンインシュレーター（SOI）
4.3.13.	SOI製造
4.3.14.	ゲート酸化物の現状と市場の可能性
4.3.15.	ゲート酸化物主要技術の主要SWOT
4.3.16.	持続可能性指標：酸化
4.3.17.	主な収穫酸化
4.4.	パターニングと表面ドーピング
4.4.1.	はじめにパターニングと表面ドーピング
4.4.2.	従来のフォトリソグラフィー（I）
4.4.3.	従来のフォトリソグラフィー（II）
4.4.4.	フォトリソグラフィーの化学薬品使用量と環境への影響
4.4.5.	EUVとその他のフォトリソグラフィの進歩
4.4.6.	半導体ファウンドリー・ノードロードマップ
4.4.7.	EUVの持続可能性
4.4.8.	従来のエッチング
4.4.9.	ドライエッチングとウェットエッチング
4.4.10.	プラズマエッチングの課題
4.4.11.	ドライエッチング薬品
4.4.12.	溶剤の使用削減と再利用
4.4.13.	化学還元
4.4.14.	環境に優しい溶剤と材料
4.4.15.	グリーン材料研究
4.4.16.	半導体製造におけるPFAS
4.4.17.	PFASの削減と代替（I）
4.4.18.	PFASの削減と代替（II）
4.4.19.	フォトリソグラフィー水素使用
4.4.20.	従来の蒸着とドーピング
4.4.21.	蒸着とドーピングの持続可能なイノベーション
4.4.22.	エネルギー使用の最適化
4.4.23.	ナノOPS' 'ファブ・イン・ア・ツール'；
4.4.24.	パターニング手法主要SWOT
4.4.25.	持続可能性指標：パターン化
4.4.26.	主な収穫パターン化ドーピング
4.5.	メタライゼーションとパッケージング
4.5.1.	はじめにメタライゼーション
4.5.2.	従来のメタライゼーション
4.5.3.	金属ゲート材料価格
4.5.4.	EU タンタル調達に関するデューデリジェンス規制
4.5.5.	電気めっきと物理蒸着
4.5.6.	電気めっきの持続可能な進歩
4.5.7.	有機薄膜トランジスタ用印刷金属ゲート
4.5.8.	持続可能性指標：メタライゼーション
4.5.9.	主な収穫メタライゼーション
4.6.	パッケージング
4.6.1.	はじめにパッケージング
4.6.2.	従来の包装
4.6.3.	3Dパッケージへの移行
4.6.4.	技術的相互接続 - ワイヤーボンド
4.6.5.	技術的相互接続 - フリップチップ
4.6.6.	持続可能性指標：技術的相互接続
4.6.7.	ガラスインターポーザーの実装
4.6.8.	有機基板の比較
4.6.9.	インターポーザー技術主要SWOT
4.6.10.	包装におけるPFAS削減
4.6.11.	半導体パッケージングによる循環型経済
4.6.12.	主な収穫パッケージング
4.7.	水管理
4.7.1.	はじめに水管理
4.7.2.	半導体製造における水の役割
4.7.3.	世界の水不足
4.7.4.	半導体製造における水の持続可能性の重要性
4.7.5.	ケーススタディ台湾
4.8.	半導体製造における超純水
4.8.1.	製造業における超純水の使用
4.8.2.	UPWの仕様とモニタリング方法
4.8.3.	UPW仕様の重要性
4.8.4.	超純水製造
4.8.5.	UPW汚染の問題
4.9.	水処理技術の進歩
4.9.1.	UPW技術の進歩（I）
4.9.2.	UPW技術の進歩（II）
4.9.3.	ポリフルオロアルキル物質（PFAS）
4.9.4.	技術準備レベル（TRL）
4.10.	水管理戦略
4.10.1.	技術の進歩により増加する水使用量
4.10.2.	水管理効率
4.10.3.	水管理モチベーション
4.10.4.	水管理テクニカル
4.10.5.	水管理テクニック (II)
4.10.6.	水の再利用
4.10.7.	水管理を組み込んだウェット処理装置サプライヤー
4.10.8.	水管理選手戦略
4.10.9.	UPWのアップグレードと再利用の費用便益分析
4.10.10.	主な収穫水管理
5.	プリント基板製造
5.1.1.	プリント基板の製造章構成
5.1.2.	はじめに従来のPCBの歴史
5.1.3.	従来のPCB製造
5.1.4.	PCB製造はAPACに集中
5.1.5.	PCBにおける持続可能性のための主要分野
5.1.6.	PCB製造のための持続可能な材料
5.2.	デザイン・オプション
5.2.1.	はじめにデザイン・オプションPCB用
5.2.2.	エコデザイン規制
5.2.3.	エコデザイン
5.2.4.	両面プリント基板と多層プリント基板により、さらに複雑で基板サイズを縮小できる
5.2.5.	フレキシブルプリント基板
5.2.6.	Moving away from rigidプリント基板 will enable new applications
5.2.7.	インモールド・エレクトロニクス
5.2.8.	IME製造工程フロー
5.2.9.	IMEのモチベーションと課題
5.2.10.	IMEの持続可能性は？
5.2.11.	IMEはプラスチック使用量を50％以上削減できる
5.2.12.	インモールド・エレクトロニクスへの投資
5.2.13.	タクトテック
5.2.14.	IMEと基準部品の比較：ゆりかごからゲートまでの自動車ライフサイクル評価
5.2.15.	主な収穫PCB設計オプション
5.3.	基板の選択
5.3.1.	はじめに基板の選択
5.3.2.	FR4の欠点
5.4.	硬質PCB代替基板
5.4.1.	ハロゲン物質に関する法律
5.4.2.	ハロゲンフリーFR4の利点
5.4.3.	家庭用ハロゲンフリーFR4採用
5.4.4.	高周波用途向けハロゲンフリーPCBサプライヤー
5.4.5.	SWOT分析：ハロゲンフリーFR4
5.4.6.	ガラス基板 (I)
5.4.7.	ガラスコア基板 (II)
5.4.8.	セラミック基板
5.4.9.	セラミック基板の特性比較
5.4.10.	ビトリマープリント基板
5.4.11.	SYTECHリサイクル可能PCB
5.4.12.	低エネルギーエポキシ樹脂
5.4.13.	硬質PCB基板主要SWOT
5.5.	フレキシブルPCB基板
5.5.1.	フレキシブル入門PCB基板
5.5.2.	ポリイミドとFR4の比較と新たな可能性
5.5.3.	フレキシブルの応用分野プリント基板
5.5.4.	ポリイミド代替品
5.5.5.	リサイクル可能なポリイミド基板の開発
5.5.6.	ストレッチャブル・エレクトロニクス
5.5.7.	フレキシブルPCB基板主要SWOT
5.6.	バイオベースおよび生分解性基材
5.6.1.	バイオベース入門プリント基板
5.6.2.	Switching to bio-basedプリント基板 involves new optimization
5.6.3.	バイオプラスチックPCB用
5.6.4.	バイオプラスチック:現在の研究と利用
5.6.5.	ポリ乳酸
5.6.6.	Biodegradableプリント基板- JIVA
5.6.7.	JIVAパートナーシップは普及を加速する可能性がある
5.6.8.	Soluboardを使用したDellのノートPC「Concept Luna」；
5.6.9.	ハイペリグナム計画
5.6.10.	セルロースの研究開発
5.6.11.	ペーパートロニクスの研究
5.6.12.	SWOT分析バイオベース材料
5.7.	要点
5.7.1.	持続可能性指標：PCB基板
5.7.2.	要点
5.8.	パターン化およびメタライゼーション
5.8.1.	はじめにパターン化および金属化
5.8.2.	従来のメタライゼーション無駄で有害である
5.8.3.	一般的なエッチャントは環境問題を引き起こす
5.8.4.	エッチング液再生でウェットエッチングをより持続可能に
5.8.5.	積層造形の利点
5.8.6.	乾式パターニング
5.8.7.	プリント＆プレート
5.8.8.	プリント・アンド・プレートの持続可能な利点
5.8.9.	グリーン無電解めっきのための代替ホルムアルデヒド
5.8.10.	レーザー誘起前方移動（LIFT）
5.8.11.	LIFTの作動メカニズム
5.8.12.	レーザー誘起前方移動の目標用途
5.8.13.	銅インキ
5.8.14.	銅インク：コプリント
5.8.15.	銅インキ価格主導
5.8.16.	SWOT分析：銅インキ
5.8.17.	カーボンベースのインク
5.8.18.	プリンテッドエレクトロニクスにおける障壁
5.8.19.	ナノ3Dプリンティング
5.8.20.	持続可能性指標：パターン化 andメタライゼーション Processes
5.8.21.	持続可能性指標：パターン化 andメタライゼーション Materials
5.8.22.	主な収穫パターン化およびメタライゼーション
5.9.	コンポーネント・アタッチメント - 素材
5.9.1.	はじめにコンポーネント・アタッチメント
5.9.2.	コンポーネント・アタッチメント
5.9.3.	部品取り付けタイプの比較
5.9.4.	はじめに従来の鉛フリーはんだの限界
5.9.5.	幅広いはんだ合金に対応
5.9.6.	セカンドライフ・ブリキ
5.9.7.	低温はんだ付けと接着剤の持続可能な利点
5.9.8.	低温はんだ合金
5.9.9.	低温はんだが熱に弱いフレキシブル基板を可能にする
5.9.10.	低温はんだは従来のはんだと同等の性能を発揮する可能性がある
5.9.11.	低温合金の価格比較
5.9.12.	SAFI-Techの革新的な過冷却液体はんだ
5.9.13.	SWOT分析低温はんだ
5.9.14.	導電性接着剤の紹介
5.9.15.	ECAにおける非導電性樹脂材料
5.9.16.	主要なECAイノベーション
5.9.17.	インモールド・エレクトロニクス（IME）におけるECA
5.9.18.	低温硬化型ECA
5.9.19.	SWOT分析ECA
5.9.20.	SACはんだ代替品の現状と市場の可能性
5.9.21.	ECAと低温はんだの比較
5.9.22.	持続可能性指標：コンポーネント・アタッチメント
5.9.23.	主な収穫コンポーネント・アタッチメント
5.10.	コンポーネント・アタッチメント - プロセス
5.10.1.	はじめに部品取り付けプロセス
5.10.2.	熱処理には時間と手間がかかる
5.10.3.	ECAをUV硬化させることで熱を下げることができる
5.10.4.	UV硬化装置は広く利用可能
5.10.5.	フォトニック焼結と硬化の利点
5.10.6.	フォトニック焼結
5.10.7.	近赤外線は数秒で乾く
5.10.8.	部品装着プロセスの現状と市場の可能性
5.10.9.	持続可能性指標：部品取り付けプロセス
5.10.10.	主な収穫部品取り付けプロセス
6.	エンド・オブ・ライフ
6.	エンド・オブ・ライフ
6.1.1.	はじめに人生の終わり
6.1.1.	はじめに人生の終わり
6.1.2.	E-wasteは急速に蓄積されているが、リサイクルは追いつかない
6.1.2.	E-wasteは急速に蓄積されているが、リサイクルは追いつかない
6.1.3.	e-wasteに関する法規制の強化
6.1.3.	e-wasteに関する法規制の強化
6.1.4.	電子機器からの最大の排出はICから生じる
6.1.4.	電子機器からの最大の排出はICから生じる
6.1.5.	再生可能エネルギーの増加は大幅な排出削減につながる
6.1.5.	再生可能エネルギーの増加は大幅な排出削減につながる
6.1.6.	早期のテストで無駄を最小限に
6.1.6.	早期のテストで無駄を最小限に
6.1.7.	エッチャントによる有害廃棄物発生量が最大
6.1.7.	エッチャントによる有害廃棄物発生量が最大
6.2.	リサイクル、回収、再利用
6.2.	リサイクル、回収、再利用
6.2.1.	廃水スラリーからの酸化銅回収
6.2.1.	廃水スラリーからの酸化銅回収
6.2.2.	PCBリサイクル
6.2.2.	PCBリサイクル
6.2.3.	PCB旧金属回収
6.2.3.	PCB旧金属回収
6.2.4.	重要な半導体材料：用途とリサイクル率
6.2.4.	重要な半導体材料：用途とリサイクル率
6.2.5.	半導体フッ化水素酸廃棄物
6.2.5.	半導体フッ化水素酸廃棄物
6.2.6.	リサイクル可能プリント基板
6.2.6.	リサイクル可能プリント基板
6.2.7.	生分解性基材
6.2.7.	生分解性基材
6.2.8.	過剰在庫
6.2.8.	過剰在庫
6.2.9.	世界的な引き取り制度
6.2.9.	世界的な引き取り制度
6.2.10.	機器の再利用
6.2.10.	機器の再利用
6.3.	要点
6.3.	要点
6.3.1.	無駄を省く技術のまとめ
6.3.1.	無駄を省く技術のまとめ
6.3.2.	主な収穫人生の終わり
6.3.2.	主な収穫人生の終わり
7.	会社概要
7.	会社概要
7.1.	IDTechExウェブサイトの企業プロフィールへのリンク
7.1.	IDTechExウェブサイトの企業プロフィールへのリンク

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Table of Contents

Summary

この調査レポートでは、プリント回路基板（PCB）および半導体業界全体を通して、持続可能なエレクトロニクスのイノベーションを調査しています。

主な掲載内容（目次より抜粋）

持続可能なエレクトロニクス市場予測
集積回路製造
プリント基板製造

Report Summary

This report examines sustainable electronics innovations, throughout the printed circuit board (PCB) and semiconductor industries. It covers key manufacturing processes and materials, including granular market forecasts from 2025-2035 and featuring profiles of green electronics players and information gathered at SEMICON Europa and Electronica 2024. This report provides indispensable insight into innovations in the electronics industry. Energy and water usage in the semiconductor industry are set to grow at a CAGR of 12% and 8% respectively from 2025-2035, with efficient management strategies for both critical. The electronics market is huge, with integrated circuits (ICs) the 3rd most traded product globally, and there are huge opportunities for sustainable innovation.

Conventional electronics manufacturing is extremely wasteful, with many materials, chemicals and manufacturing processes harmful to the environment. This report explores the environmental impact of manufacturing PCBs and ICs, highlighting opportunities to mitigate potential damage to the environment. These include low temperature processing, optimization or elimination of superfluous wasteful steps, recycling and re-using materials where possible and adoption of novel approaches with potential to replace conventional manufacturing steps. PCB substrate materials are analyzed, including biodegradable and recyclable materials which could provide long term alternatives to currently dominant FR4. These include substrates and technologies such as polylactic acid, Soluboard®, Recyclad1G and ReUSE®.

Action currently being undertaken by many well-known electronics manufacturers to improve the sustainability and efficiency of their products is also explored. These include Samsung, TSMC, GlobalFoundries and Intel, among many others. This includes water management strategies for semiconductor manufacturing, with over 500 billion liters of water used annually by the industry.

The report assesses sustainable methods of electronics manufacturing and concentrates on innovations within PCBs and ICs. The report evaluates how sustainable innovation can drive forward a new era of green electronics and covers different materials and manufacturing processes that can deliver effective long-term sustainability improvements. Covering each key stage of the value chain for PCB and IC manufacturing, the report identifies areas that can benefit from innovation. These are compared not just in terms of the emissions, materials, and water consumption but also in terms of scalability and cost to implement. For ICs, it covers wafer preparation from ingots, wafer oxidation, etching, photolithography, surface doping, metallization, packaging and water management. For PCBs, the report covers design options, substrate choices, patterning and metallization and component attachment materials and processes. End of life technologies and processes are then explored for all electronic devices.

Map of global supply chains for semiconductor manufacturing.

Barriers to sustainable electronics are also assessed, with capital costs and integration of new methods into existing manufacturing techniques complex. A key driver for green electronics will be legislation which is described in detail. This includes new Ecodesign for Sustainable Products Regulation (ESPR) and digital product passports (DPP) legislation coming into effect in Europe. Existing and upcoming legislation in the Asia Pacific (APAC) region is also described. Whilst 90% of PCBs are manufactured in the APAC region, the electronics supply chain flows globally, resulting in localized legislation having a global impact.

For those looking to understand opportunities in sustainable electronics, at all stages of the PCB and IC manufacturing value chain, IDTechEx's report is a must. Sustainable electronics is currently of critical importance: as demand for electronics continues to grow it is vital for the reduction of environmental impact and compliance with anticipated stricter legislation. In many cases sustainable improvements and operational cost reductions can arrive hand in hand, making implementation desirable on two fronts. The reader will leave equipped with a wide-ranging, in-depth picture of the present and future of sustainable electronics.

Key questions answered in this report

What are the key policies and legislations to watch out for?
What are existing low emission technologies that can be implemented?
What disruptive technologies are on the horizon?
Which novel manufacturing routes are both sustainable, reliable, and scalable?
How can additive manufacturing reduce costs and minimize waste?
Where are the key materials growth opportunities?
What are key players doing to improve sustainability?

This report from IDTechEx covers the following key aspects:

Technology trends & manufacturer analysis:

Discussion of emerging materials for printed circuit boards, including flexible, recyclable and biodegradable substrates.
Comparison of different component attachment materials, including conventional solder, low temperature solder, and electrically conductive adhesives.
Comparison of wet and dry etching methods with a view to reducing chemical waste and cutting costs.
Sustainability benchmarking of different materials and manufacturing processes, with key SWOT analysis throughout.
Insight into what key industry players are doing to enact sustainability measures in their IC fabrication methods, including new materials and processes.
Water management analysis for IC manufacturing.
End of life analysis and highlighting of key areas to be improved to reduce the environmental impact and emissions associated with the manufacturing of printed circuit boards and integrated circuits.
Evaluation of emerging additive manufacturing routes and the companies developing them.
Assessment of how rising legislation will affect the adoption of new materials and manufacturing processes.

Market forecasts & analysis:

Market size and 10-year market forecasts segmented by revenue, production volume, materials requirements, energy usage and water usage. Assessment of technological and commercial readiness level for different materials and processes related to the manufacturing of printed circuit boards and integrated circuits.

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1.	EXECUTIVE SUMMARY
1.1.	The electronics industry today
1.2.	Sustainability index benchmarking
1.3.	Manufacturing of PCBs concentrated in APAC
1.4.	Unsustainable conventional electronics manufacturing
1.5.	Challenges for sustainable electronics
1.6.	Supply chain security
1.7.	Global electronics funding
1.8.	Ecodesign for Sustainable Products Regulation pushing sustainability
1.9.	Other global electronics regulations (I)
1.10.	Other global electronics regulations (II)
1.11.	Life cycle analysis
1.12.	Eco-design through life cycle analysis
1.13.	Energy usage optimization in manufacturing
1.14.	Energy saving through photonic sintering
1.15.	Renewable energy adoption
1.16.	Forecast IC manufacturing energy usage
1.17.	PFAS in semiconductor manufacturing
1.18.	Technology advancements impact sustainability
1.19.	EUV sustainability
1.20.	Gallium nitride benefits
1.21.	Sustainability index: Wafer materials
1.22.	Forecast IC production by substrate
1.23.	Silicon wafer production improvements
1.24.	Chemical usage and environmental impact for photolithography
1.25.	Solvent use reduction and reuse
1.26.	Etchant regeneration makes wet etching for PCBs more sustainable
1.27.	Sustainability index: Patterning and metallization processes for PCBs
1.28.	Additive manufacturing benefits
1.29.	The role of water in semiconductor manufacturing
1.30.	Forecast IC manufacturing water usage
1.31.	Water reuse
1.32.	Sustainability index: Alternative PCB substrates
1.33.	JIVA Partnerships could accelerate uptake in Soluboard ®
1.34.	Forecast PCB revenue by substrate
1.35.	PCB component attachment materials
1.36.	Circular economy opportunities for soldering
1.37.	Recycling and reuse initiatives for electronics
1.38.	Summary of techniques to reduce electronic waste
1.39.	Key takeaways (I)
1.40.	Key takeaways (II)
1.41.	Key takeaways (III)
2.	INTRODUCTION
2.1.	The electronics industry today
2.2.	Sustainability in the electronics industry
2.3.	Conventional electronics manufacturing poses obstacles to sustainability challenge
2.4.	Increasing numbers of electronic devices
2.5.	Manufacturing strategies to increase speed and reduce embedded energy
2.6.	Ecodesign for Sustainable Products Regulation
2.7.	Global impacts for electronics
2.8.	Anti-Greenwashing
2.9.	Other global electronics regulations (I)
2.10.	Other global electronics regulations (II)
2.11.	Global electronics funding
2.12.	Onshoring
2.13.	Sustainability promotes opportunities in the electronics industry
2.14.	Renewable energy adoption
2.15.	Carbon price drives renewable energy adoption
2.16.	Smart manufacturing
2.17.	Recycling and reuse initiatives for electronics
2.18.	Report structure
2.19.	Sustainability index benchmarking
3.	SUSTAINABLE ELECTRONICS MARKET FORECASTS
3.1.	Forecasting data sources
3.2.	Methodology- substrate production and manufacturing method forecasts
3.3.	Methodology- energy and water usage forecasts
3.4.	PCB production by substrate
3.5.	PCB revenue by substrate
3.6.	Rigid PCBs patterning and metallization methods
3.7.	Flexible PCBs patterning and metallization methods
3.8.	Rigid PCB component attachment materials
3.9.	Flexible PCB component attachment materials
3.10.	IC production by substrate
3.11.	IC manufacturing energy usage
3.12.	IC manufacturing water usage
3.13.	Global e-waste generation
3.14.	Summary- PCB manufacturing
3.15.	Summary- IC manufacturing
4.	INTEGRATED CIRCUIT MANUFACTURING
4.1.1.	IC manufacturing: Chapter structure
4.1.2.	Conventional integrated circuit manufacturing
4.1.3.	Key areas for sustainability within IC manufacturing
4.2.	Wafer preparation and materials
4.2.1.	Introduction to wafer production for ICs
4.2.2.	Conventional silicon wafer production
4.2.3.	Si wafer energy and material loss
4.2.4.	Silicon wafer production improvements
4.2.5.	Gallium nitride benefits
4.2.6.	Gallium nitride manufacturing
4.2.7.	Silicon carbide comparison
4.2.8.	SWOT analysis: Gallium nitride ICs
4.2.9.	PragmatIC flexible ICs
4.2.10.	SWOT analysis: PragmatIC's flexible ICs
4.2.11.	Printed organic ICs
4.2.12.	Sustainability index: Wafer material
4.2.13.	Key takeaways: Wafer preparation
4.3.	Oxidation
4.3.1.	Introduction to oxidation
4.3.2.	Pre-oxidation cleaning replacements
4.3.3.	Recycling acid etchants
4.3.4.	Substrate oxidation
4.3.5.	Wet and dry thermal oxidation
4.3.6.	MOSFET transistors
4.3.7.	Transistor gate oxide improvements
4.3.8.	Solution-based manufacture of gate oxides
4.3.9.	Solution-based hafnium oxide
4.3.10.	Sustainable gate oxides research (I)
4.3.11.	Sustainable gate oxides research (II)
4.3.12.	Silicon on Insulator (SOI)
4.3.13.	SOI Manufacture
4.3.14.	Status and market potential of gate oxides
4.3.15.	Gate oxides: Key SWOT for major technologies
4.3.16.	Sustainability index: Oxidation
4.3.17.	Key takeaways: Oxidation
4.4.	Patterning and surface doping
4.4.1.	Introduction: Patterning and surface doping
4.4.2.	Conventional photolithography (I)
4.4.3.	Conventional photolithography (II)
4.4.4.	Chemical usage and environmental impact for photolithography
4.4.5.	EUV and other photolithography advancements
4.4.6.	Semiconductor foundry node roadmap
4.4.7.	EUV sustainability
4.4.8.	Conventional etching
4.4.9.	Dry vs wet etching
4.4.10.	Plasma etching challenges
4.4.11.	Dry etching chemicals
4.4.12.	Solvent use reduction and reuse
4.4.13.	Chemical reduction
4.4.14.	Green solvents and materials
4.4.15.	Green materials research
4.4.16.	PFAS in semiconductor manufacturing
4.4.17.	PFAS reduction and replacement (I)
4.4.18.	PFAS reduction and replacement (II)
4.4.19.	Photolithography hydrogen use
4.4.20.	Conventional deposition and doping
4.4.21.	Sustainable innovations for deposition and doping
4.4.22.	Energy usage optimization
4.4.23.	Nano OPS' 'fab in a tool'
4.4.24.	Patterning methods: Key SWOT
4.4.25.	Sustainability index: Patterning
4.4.26.	Key takeaways: Patterning and doping
4.5.	Metallization and packaging
4.5.1.	Introduction: Metallization
4.5.2.	Conventional metallization
4.5.3.	Metal gate material price
4.5.4.	EU Due diligence restrictions on tantalum sourcing
4.5.5.	Electroplating and physical vapour deposition
4.5.6.	Electroplating sustainable advancements
4.5.7.	Printed metal gates for organic thin film transistors
4.5.8.	Sustainability index: Metallization
4.5.9.	Key takeaways: Metallization
4.6.	Packaging
4.6.1.	Introduction: Packaging
4.6.2.	Conventional packaging
4.6.3.	3D packaging transition
4.6.4.	Interconnection technique - Wire Bond
4.6.5.	Interconnection technique - Flip Chip
4.6.6.	Sustainability index: Interconnection techniques
4.6.7.	Glass interposer packaging implementation
4.6.8.	Organic substrates comparison
4.6.9.	Interposer technologies: Key SWOT
4.6.10.	PFAS reduction in packaging
4.6.11.	Circular economy through semiconductor packaging
4.6.12.	Key takeaways: Packaging
4.7.	Water management
4.7.1.	Introduction: Water management
4.7.2.	The role of water in semiconductor manufacturing
4.7.3.	Global water scarcity
4.7.4.	The importance of water sustainability in semiconductor manufacture
4.7.5.	Case study: Taiwan
4.8.	Ultra pure water in semiconductor manufacturing
4.8.1.	Ultra pure water use in manufacturing
4.8.2.	UPW specifications and monitoring methods
4.8.3.	The importance of UPW specifications
4.8.4.	Ultra pure water production
4.8.5.	UPW contamination difficulties
4.9.	Water treatment technique advancement
4.9.1.	UPW technology advancements (I)
4.9.2.	UPW technology advancements (II)
4.9.3.	Polyfluoroalkyl substances (PFAS)
4.9.4.	Technology readiness level (TRL)
4.10.	Water management strategies
4.10.1.	Water usage increasing with advancing technology
4.10.2.	Water management efficiency
4.10.3.	Water management motivations
4.10.4.	Water management techniques (I)
4.10.5.	Water management techniques (II)
4.10.6.	Water reuse
4.10.7.	Wet processing equipment suppliers incorporating water management
4.10.8.	Water management player strategies
4.10.9.	Cost benefit analysis of UPW upgrades and reuse
4.10.10.	Key takeaways: Water management
5.	PRINTED CIRCUIT BOARD MANUFACTURING
5.1.1.	PCB manufacturing: Chapter structure
5.1.2.	Introduction: History of traditional PCBs
5.1.3.	Conventional PCB manufacturing
5.1.4.	Manufacturing of PCBs concentrated in APAC
5.1.5.	Key areas for sustainability within PCBs
5.1.6.	Sustainable materials for PCB manufacturing
5.2.	Design options
5.2.1.	Introduction: Design options for PCBs
5.2.2.	Ecodesign regulation
5.2.3.	Eco-design
5.2.4.	Double-sided and multi-layered PCBs allow extra complexity and reduce board size
5.2.5.	Flexible PCBs
5.2.6.	Moving away from rigid PCBs will enable new applications
5.2.7.	In-mold electronics
5.2.8.	IME manufacturing process flow
5.2.9.	Motivation and challenges for IME
5.2.10.	How sustainable is IME?
5.2.11.	IME can reduce plastic usage by more than 50%
5.2.12.	Investment in In-Mold Electronics
5.2.13.	TactoTek
5.2.14.	IME vs reference component: Cradle to gate automotive life cycle assessment
5.2.15.	Key takeaways: PCB design options
5.3.	Substrate choices
5.3.1.	Introduction: Substrate choices
5.3.2.	Disadvantages of FR4
5.4.	Rigid PCB alternative substrates
5.4.1.	Legislation on halogenated substances
5.4.2.	Halogen-free FR4 advantages
5.4.3.	Household name halogen-free FR4 adoption
5.4.4.	Halogen-free PCB suppliers for high-frequency applications
5.4.5.	SWOT analysis: Halogen-free FR4
5.4.6.	Glass substrates (I)
5.4.7.	Glass core substrates (II)
5.4.8.	Ceramic substrates
5.4.9.	Ceramic substrate property comparison
5.4.10.	Vitrimer PCBs
5.4.11.	SYTECH Recyclable PCB
5.4.12.	Low-energy epoxy resins
5.4.13.	Rigid PCB substrates: Key SWOT
5.5.	Flexible PCB substrates
5.5.1.	Introduction to flexible PCB substrates
5.5.2.	Polyimide comparison to FR4 and new opportunities
5.5.3.	Application areas for flexible PCBs
5.5.4.	Polyimide alternatives
5.5.5.	Recyclable polyimide substrate development
5.5.6.	Stretchable electronics
5.5.7.	Flexible PCB substrates: Key SWOT
5.6.	Bio-based and biodegradable substrates
5.6.1.	Introduction to bio-based PCBs
5.6.2.	Switching to bio-based PCBs involves new optimization
5.6.3.	Bioplastics for PCBs
5.6.4.	Bioplastics: Current research and use
5.6.5.	Polylactic acid
5.6.6.	Biodegradable PCBs- JIVA
5.6.7.	JIVA Partnerships could accelerate uptake
5.6.8.	Dell's Concept Luna laptop using Soluboard®
5.6.9.	Project HyPELignum
5.6.10.	Cellulose research and development
5.6.11.	'Papertronics' research
5.6.12.	SWOT Analysis: Bio-based materials
5.7.	Key takeaways
5.7.1.	Sustainability index: PCB substrates
5.7.2.	Key takeaways
5.8.	Patterning and metallization
5.8.1.	Introduction: Patterning and metallisation
5.8.2.	Conventional metallization is wasteful and harmful
5.8.3.	Common etchants pose environmental hazards
5.8.4.	Etchant regeneration makes wet etching more sustainable
5.8.5.	Additive manufacturing benefits
5.8.6.	Dry phase patterning
5.8.7.	Print-and-plate
5.8.8.	Sustainability benefits of print-and-plate
5.8.9.	Formaldehyde alternative for green electroless plating
5.8.10.	Laser induced forward transfer (LIFT)
5.8.11.	Operating mechanism of LIFT
5.8.12.	Target applications for laser induced forward transfer
5.8.13.	Copper inks
5.8.14.	Copper ink: Copprint
5.8.15.	Copper inks driven by price
5.8.16.	SWOT analysis: Copper inks
5.8.17.	Carbon based inks
5.8.18.	Barriers in printed electronics
5.8.19.	Nano Dimension 3D printing
5.8.20.	Sustainability index: Patterning and Metallization Processes
5.8.21.	Sustainability index: Patterning and Metallization Materials
5.8.22.	Key takeaways: Patterning and metallization
5.9.	Component attachment - Materials
5.9.1.	Introduction: Component attachment materials
5.9.2.	Component attachment materials
5.9.3.	Comparing component attachment types
5.9.4.	Introduction: Limitations of conventional lead-free solder
5.9.5.	Wide range of solder alloys available
5.9.6.	Second-life tin
5.9.7.	Low-temperature soldering and adhesives sustainability advantages
5.9.8.	Low temperature solder alloys
5.9.9.	Low temperature solder enables thermally fragile flexible substrates
5.9.10.	Low temperature solder could perform as well as conventional solder
5.9.11.	Low temperature alloy price comparison
5.9.12.	SAFI-Tech's innovative supercooled liquid solder
5.9.13.	SWOT Analysis: Low temperature solder
5.9.14.	Electrically conductive adhesive's introduction
5.9.15.	Non-conductive resin materials in ECAs
5.9.16.	Key ECA innovations
5.9.17.	ECAs in in-mold electronics (IME)
5.9.18.	Low temperature curing ECAs
5.9.19.	SWOT Analysis: ECAs
5.9.20.	Status and market potential of SAC solder alternatives
5.9.21.	ECAs vs low temperature solder
5.9.22.	Sustainability index: Component attachment materials
5.9.23.	Key takeaways: Component attachment materials
5.10.	Component Attachment - Processes
5.10.1.	Introduction: Component attachment processes
5.10.2.	Thermal processing can be slow and time consuming
5.10.3.	UV curing of ECAs could lower heat
5.10.4.	UV curing equipment widely available
5.10.5.	Photonic sintering and curing advantages
5.10.6.	Photonic sintering
5.10.7.	Near-infrared radiation can dry in seconds
5.10.8.	Status and market potential of component attachment processes
5.10.9.	Sustainability index: Component attachment processes
5.10.10.	Key takeaways: Component attachment processes
6.	END OF LIFE
6.	END OF LIFE
6.1.1.	Introduction: End of life
6.1.1.	Introduction: End of life
6.1.2.	E-waste is rapidly accumulating but recycling struggles to keep up
6.1.2.	E-waste is rapidly accumulating but recycling struggles to keep up
6.1.3.	Increasing legislation for e-waste
6.1.3.	Increasing legislation for e-waste
6.1.4.	Largest emissions from electronics are produced by ICs
6.1.4.	Largest emissions from electronics are produced by ICs
6.1.5.	Increasing renewable energy can result in substantial emissions reductions
6.1.5.	Increasing renewable energy can result in substantial emissions reductions
6.1.6.	Early testing minimizes waste
6.1.6.	Early testing minimizes waste
6.1.7.	Etchant produces largest amount of hazardous waste
6.1.7.	Etchant produces largest amount of hazardous waste
6.2.	Recycling, recovery and reuse
6.2.	Recycling, recovery and reuse
6.2.1.	Recovery of copper oxide from wastewater slurry
6.2.1.	Recovery of copper oxide from wastewater slurry
6.2.2.	PCB recycling
6.2.2.	PCB recycling
6.2.3.	PCB previous metal recovery
6.2.3.	PCB previous metal recovery
6.2.4.	Critical semiconductor materials: Applications and recycling rates
6.2.4.	Critical semiconductor materials: Applications and recycling rates
6.2.5.	Semiconductor hydrofluoric acid waste
6.2.5.	Semiconductor hydrofluoric acid waste
6.2.6.	Recyclable PCBs
6.2.6.	Recyclable PCBs
6.2.7.	Biodegradable substrates
6.2.7.	Biodegradable substrates
6.2.8.	Excess stock
6.2.8.	Excess stock
6.2.9.	Global take-back schemes
6.2.9.	Global take-back schemes
6.2.10.	Reuse of equipment
6.2.10.	Reuse of equipment
6.3.	Key takeaways
6.3.	Key takeaways
6.3.1.	Summary of techniques to reduce waste
6.3.1.	Summary of techniques to reduce waste
6.3.2.	Key takeaways: End of life
6.3.2.	Key takeaways: End of life
7.	COMPANY PROFILES
7.	COMPANY PROFILES
7.1.	Links to company profiles on IDTechEx website
7.1.	Links to company profiles on IDTechEx website

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