Stratistics MRC에 따르면, 박막 압전 소자 세계 시장은 2024년 58억 달러로 예측 기간 동안 CAGR 16.8%로 성장하여 2030년에는 148억 달러에 달할 것으로 예상됩니다.
박막 압전 소자는 압전 재료의 얇은 층을 사용하여 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하거나 반대로 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 소형 부품입니다. 이러한 소자는 화학 증착이나 스퍼터링과 같은 성막 기술을 사용하여 제조되는 경우가 많기 때문에 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS)에 통합될 수 있습니다. 이 소자들은 민감도가 높고, 응답 시간이 빠르며, 크기가 작기 때문에 센서, 액추에이터, 에너지 수확, 의료용 초음파 등에 적합합니다.
에너지 수확의 발전
에너지 수확의 발전은 효율성, 소형화, 내구성을 향상시켜 시장 성장을 촉진하고 있으며, PZT 및 AlN과 같은 재료의 혁신은 출력을 향상시켜 웨어러블, IoT 센서, 바이오 의료기기에 폭넓게 적용될 수 있도록 하며, MEMS 통합을 포함한 제조 기술의 강화는 확장성 및 비용 효율성을 향상시킵니다. 헬스케어, 자동차, 산업 자동화 등의 산업에서 자가발전형 전자제품 및 무선 센서에 대한 수요가 증가하고 있으며, 지속가능하고 에너지 효율적인 솔루션의 육성으로 시장 도입이 더욱 가속화되고 있습니다.
높은 제조 비용
박막 압전 소자 산업의 높은 제조 비용은 경제성과 확장성을 제한하여 성장을 저해합니다. 고가의 원자재, 복잡한 제조 절차, 첨단 기계로 인해 제조 비용이 상승하고, 새로운 경쟁자를 막고, 기업의 수익률을 낮추게 됩니다. 또한, 높은 비용으로 인해 기술 혁신과 비용 중심의 애플리케이션에 대한 채택을 방해하고 시장 확장을 제한합니다. 이로 인해 생산자는 규모의 경제를 달성하기 어렵고, 이는 기술 향상과 전반적인 경쟁력에 영향을 미칩니다.
산업 자동화에 대한 채용 확대
박막 압전 소자 시장의 주요 촉진요인은 산업 자동화의 활용 확대가 박막 압전 소자 시장의 주요 촉진요인이며, 고정밀 센서, 액추에이터, 에너지 수확기에 대한 수요를 증가시키고 있습니다. 박막 압전 소자는 로봇 공학, 공정 제어, 스마트 제조에 적합합니다. 자동화를 위해서는 효과적이고, 작고, 반응성이 뛰어난 컴포넌트가 필요하기 때문입니다. 실시간 모니터링 및 예지보전은 정확하고 빠른 기계-전기 변환을 제공하는 능력에 의해 지원됩니다. 산업계가 비용 및 효율성 절감을 위해 자동화를 우선시함에 따라 이러한 장치 시장은 지속적으로 성장하고 있습니다.
재료의 제약
이 산업에서는 재료의 제약이 성능, 내구성, 확장성을 방해하고 있습니다. 낮은 압전 계수, 재료 피로, 열 불안정성 등의 문제로 인해 효율과 수명이 감소합니다. 제조의 유연성은 기판과 증착 방법의 호환성 문제로 인해 제한됩니다. 또한, 고가의 재료나 희소성 있는 재료로 인해 제조 비용이 상승하여 상용화를 제한합니다. 이러한 제한은 기술 혁신을 저해하고 의료기기, 에너지 수확, MEMS 센서 등의 분야에서의 도입에 영향을 미치고 있습니다.
COVID-19의 영향
COVID-19 사태로 인해 박막 압전 소자 시장은 공급망의 혼란, 제조 지연, 자동차 및 가전제품의 수요 감소로 인해 혼란을 겪었습니다. 그러나 의료기기, 특히 센서 및 초음파 장치에서 채택이 증가하여 손실을 어느 정도 상쇄했습니다. 팬데믹 이후 회복, IoT 및 웨어러블에 대한 투자 증가, 산업 활동의 재개는 초기 좌절에도 불구하고 시장 성장을 주도하고 있습니다.
예측 기간 동안 로봇 분야가 가장 클 것으로 예상됩니다.
의료용 로봇, 산업 자동화, 산업용 로봇, 가정용 로봇 등의 로봇 응용 분야는 운동 제어 및 반응성을 강화하기 위해 소형, 고성능 압전 부품이 필요하기 때문에 예측 기간 동안 로봇 분야가 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. 자동화, AI 기반 로봇 공학, 소형화된 전자 시스템의 채택이 증가하면서 시장 성장을 가속화하고 있습니다. 또한, 미세전자기계시스템(MEMS)의 발전과 스마트 로봇에 대한 투자 증가는 박막 압전 소자에 대한 수요를 더욱 촉진하고 있습니다.
압전 센서 부문은 예측 기간 동안 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상됩니다.
예측 기간 동안 압전 센서 부문은 가장 높은 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 이는 산업, 자동차, 가전, 헬스케어 애플리케이션에서 소형, 고감도 센서에 대한 수요가 증가하고 있기 때문입니다. 웨어러블, 사물인터넷 기기, 의료용 임플란트에서 이러한 센서는 정확한 압력, 진동, 음성 센싱을 제공하며, MEMS 기술의 발전과 에너지 수확 및 초음파 영상 처리 분야의 응용 분야 확대는 성장을 더욱 촉진하고 있습니다. 또한, 플렉서블 일렉트로닉스로의 전환과 소형화로 인해 시장 침투가 가속화되고 있습니다.
예측 기간 동안 북미는 소형 센서, 액추에이터, 에너지 수확기에 대한 소비자 가전, 자동차, 헬스케어 애플리케이션의 수요 증가로 인해 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예상됩니다. MEMS 기술에 대한 투자가 기술 혁신을 촉진하고, IoT, 5G, 웨어러블 의료기기의 확대가 수용을 가속화하고 있습니다. 국방 및 항공우주 분야에 대한 정부의 지원은 산업 성장을 가속화하고 있습니다. 이 지역의 시장은 플렉서블 일렉트로닉스의 개발과 에너지 효율적인 솔루션에 대한 관심으로 인해 성장하고 있습니다.
예측 기간 동안 아시아태평양은 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상됩니다. 이는 5G 배포, IoT 및 의료기기의 성장이 채택을 가속화하고 스마트 제조에 대한 정부 투자가 기회를 확대할 것으로 예상되기 때문입니다. 재생에너지 프로젝트의 확대와 소형화된 에너지 효율이 높은 센서의 보급이 시장 확대에 박차를 가할 것입니다. 중국, 일본, 한국 등의 국가들은 강력한 R&D 생태계와 다양한 산업 분야에서 고성능 마이크로 전기기계 시스템(MEMS)에 대한 수요 증가에 힘입어 기술 혁신을 주도하고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Thin Film Piezoelectric Devices Market is accounted for $5.8 billion in 2024 and is expected to reach $14.8 billion by 2030 growing at a CAGR of 16.8% during the forecast period. Thin Film Piezoelectric Devices are miniature parts that transform mechanical energy into electrical energy and vice versa by using thin layers of piezoelectric materials. These devices can be integrated into microelectromechanical systems (MEMS) since they are frequently made using deposition techniques like chemical vapor deposition or sputtering. They are perfect for use in sensors, actuators, energy harvesting, and medical ultrasound because of their great sensitivity, quick response times, and small form factors.
Advancements in Energy Harvesting
Advancements in energy harvesting are driving significant growth in the market by enhancing efficiency, miniaturization, and durability. Innovations in materials like PZT and AlN improve power output, enabling broader applications in wearables, IoT sensors, and biomedical devices. Enhanced fabrication techniques, including MEMS integration, boost scalability and cost-effectiveness. The rising demand for self-powered electronics and wireless sensors in industries like healthcare, automotive, and industrial automation further accelerates market adoption, fostering sustainable and energy-efficient solutions.
High Manufacturing Costs
High manufacturing costs in the thin film piezoelectric devices industry hamper growth by limiting affordability and scalability. Expensive raw materials, intricate fabrication procedures, and sophisticated machinery increase production costs, deterring new competitors and lowering company margins. Additionally, high costs limit market expansion by stifling innovation and adoption in cost-sensitive applications. Because of this, producers find it difficult to get economies of scale, which affects both technological improvements and overall competitiveness.
Increased Adoption in Industrial Automation
The growing use of industrial automation is a major driver of the thin film piezoelectric device market, increasing demand for high-precision sensors, actuators, and energy harvesters. Thin film piezoelectric devices are perfect for robotics, process control, and smart manufacturing since automation demands components that are effective, small, and extremely responsive. Real-time monitoring and predictive maintenance are supported by their capacity to deliver precise and quick mechanical-electrical conversions. The market for these devices keeps growing as industries prioritize automation for cost and efficiency savings.
Material Limitations
Material constraints in the industry impede performance, durability, and scalability. Efficiency and longevity are decreased by problems such as low piezoelectric coefficients, material fatigue, and thermal instability. Manufacturing flexibility is limited by substrate and deposition method compatibility issues. Furthermore, the cost of production is raised by expensive or rare materials, which restricts commercialization. These limitations hinder innovation and impact uptake in fields such as medical devices, energy harvesting, and MEMS sensors.
Covid-19 Impact
The COVID-19 pandemic disrupted the thin film piezoelectric devices market due to supply chain disruptions, manufacturing delays, and reduced demand in automotive and consumer electronics. However, increased adoption in medical devices, particularly sensors and ultrasound equipment, offset some losses. Post-pandemic recovery, rising investments in IoT and wearables, and renewed industrial activity are driving market growth despite initial setbacks.
The robotics segment is expected to be the largest during the forecast period
The robotics segment is expected to account for the largest market share during the forecast period, as robotics applications, including medical robots, industrial automation, and consumer robotics, demand compact, high-performance piezoelectric components for enhanced motion control and responsiveness. The rising adoption of automation, AI-driven robotics, and miniaturized electronic systems is accelerating market growth. Additionally, advancements in microelectromechanical systems (MEMS) and increasing investments in smart robotics further boost demand for thin film piezoelectric devices.
The piezoelectric sensors segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
Over the forecast period, the piezoelectric sensors segment is predicted to witness the highest growth rate, because of the growing need for small, highly sensitive sensors in industrial, automotive, consumer electronics, and healthcare applications. For wearables, Internet of Things devices, and medical implants, these sensors provide accurate pressure, vibration, and audio sensing. Growth is further aided by developments in MEMS technology, growing use in energy harvesting, and ultrasonic imaging. Furthermore, their market penetration is improved by the move toward flexible electronics and downsizing.
During the forecast period, the North America region is expected to hold the largest market share due to the growing need in consumer electronics, automotive, and healthcare applications for miniature sensors, actuators, and energy harvesters. Investments in MEMS technology spur innovation, while the expansion of IoT, 5G, and wearable medical devices speeds up acceptance. Government support for defense and aerospace applications accelerates industry growth. The region's market is also growing as a result of developments in flexible electronics and a greater emphasis on energy-efficient solutions.
Over the forecast period, the Asia Pacific region is anticipated to exhibit the highest CAGR, owing to growth in 5G deployment, IoT, and medical devices accelerates adoption, while government investments in smart manufacturing enhance opportunities. Expanding renewable energy projects and the push for miniaturized, energy-efficient sensors fuel market expansion. Countries like China, Japan, and South Korea lead innovation, supported by strong R&D ecosystems and increasing demand for high-performance microelectromechanical systems (MEMS) in various industries.
Key players in the market
Some of the key players profiled in the Thin Film Piezoelectric Devices Market include APC International, Ltd, CeramTec GmbH, CTS Corporation, Hanergy, Johnson Matthey Piezo Products GmbH, Kistler Group, Mad City Labs, Inc, Manz AG, Meggitt PLC, Murata Manufacturing Co., Ltd., Noliac A/S, Physik Instrumente (PI) GmbH & Co. KG, PI Ceramic GmbH, Piezosystem Jena GmbH, Sensor Technology Ltd, Sparkler Ceramics Pvt. Ltd, Taiyo Yuden Co., Ltd, TDK Corporation, Tokyo Electron Ltd and TRS Technologies, Inc.
In September 2024, Tokyo Electron signed a memorandum of understanding with Tata Electronics Private Limited. The two companies will collaborate to accelerate semiconductor equipment infrastructure for India's first Fab being built by Tata Electronics in Dholera, Gujarat, and for its assembly and test facility in Jagiroad, Assam.
In October 2023, TDK announced the launch of the TDK i3 Micro Module, an innovative energy harvesting and storage solution designed to power ultra-low-power IoT devices.