Stratistics MRC에 따르면 세계의 위상 절연체 시장은 2025년에 73억 8,000만 달러를 차지하며 2032년에는 CAGR 10.0%로 143억 8,000만 달러에 달할 것으로 예측됩니다.
토폴로지 절연체는 내부적으로는 절연체 역할을 하면서도 가장자리나 표면을 따라 전류를 흘릴 수 있는 독특한 유형의 재료입니다. 이 특이한 특성은 시간반전 대칭에 의해 차폐된 재료의 토폴로지 질서에 기인합니다. 토폴로지 절연체의 표면 상태는 매우 탄력적이어서 불순물이나 교란에 영향을 받지 않으며, 기존 도체와 달리 스핀 운동량 잠금(전자의 스핀이 그 운동에 정비례한다는 개념)을 나타냅니다.
미국 에너지부(Office of Science)에 따르면 DOE 에너지 프론티어 연구센터인 CATS(Center for the Advancement of Topological Semimetals)는 2022년 9월 '토폴로지컬 재료의 특성 발견, 이해, 조작'을 위한 4년간의 프로그램에 1,260만 달러의 연구비를 지원받게 되었습니다. 이해, 조작'을 목적으로 하는 4년간의 프로그램에 1,260만 달러의 자금을 지원받아 스핀트로닉스, 센싱, IT 애플리케이션에 대한 응용이 기대되고 있습니다.
에너지 절약형 전자제품에 대한 관심 증가
전자기기의 에너지 소비에 대한 우려가 전 세계에서 확산되면서 열을 방출하지 않고 표면에서 전기를 통과시키는 토폴로지 절연체(TI)의 인기가 높아지고 있습니다. 보호된 에지 상태에서 발생하는 이 특성은 지속가능한 전자제품에 필수적인 두 가지 목표인 발열과 전력 낭비를 줄인 회로의 구현을 가능하게 합니다. 또한 더 작고 효율적인 소비자 전자제품, 사물인터넷 기기, 모바일 컴퓨팅의 추세에 따라 TI를 사용하는 디바이스는 더 낮은 전압으로 작동하고 컴팩트한 구성으로 성능을 유지할 수 있습니다.
확장성과 재료 합성의 복잡성
많은 연구에도 불구하고 요구되는 순도, 안정성, 구조적 무결성을 갖춘 고품질 토폴로지 절연체(TI) 재료의 제조는 여전히 어려운 과제입니다. 토폴로지 표면 상태를 유지하기 위해 많은 TI는 초고진공 및 엄격한 온도 제어와 같은 엄격한 환경 조건이 필요합니다. 또한 현재로서는 품질을 희생하지 않고 실험실 규모의 샘플에서 웨이퍼 규모 또는 산업 등급의 양으로 생산을 확장하는 것은 비용이 많이 들고 어려운 문제입니다. 이 때문에 스핀트로닉스는 산업계에서 널리 채택되지 못하고 있으며, 대규모 상업용 디바이스에 대한 통합도 제한되어 있습니다.
스핀트로닉스 장비 개발
빠르게 성장하고 있는 스핀트로닉스 분야는 전하 대신 전자의 스핀을 이용하여 정보를 저장하고 전송하는 것을 목표로 하고 있으며, TI는 스핀의 운동량을 고정할 수 있으므로 자기장이나 큰 전력 부하 없이도 스핀 흐름을 효율적으로 생성하고 조작할 수 있습니다. 이는 로직 디바이스, 스핀 밸브, 스핀 전송 토크 메모리(STT-MRAM)에 적합합니다. 또한 더 빠르고 비휘발성 메모리와 논리 회로의 필요성이 증가함에 따라 TI는 차세대 저에너지 초고속 컴퓨팅을 구동할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
다른 재료와의 강력한 경쟁
토폴로지 절연체는 이미 상업적 생태계의 일부가 되었으며, 제조가 용이하고 더 잘 이해되고 있는 다른 첨단 재료들과 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다. 그래핀, 질화갈륨(GaN), 페로브스카이트, 이황화몰리브덴(MoS2)과 같은 재료는 전자, 양자 컴퓨팅, 에너지수확기술의 관련 용도로 활발히 개발되고 있습니다. 또한 이들 재료는 높은 전도성, 유연성, 저전력 작동 등 서로 중복되는 장점을 제공합니다. 이러한 경쟁으로 인해 TI는 시장의 관심을 잃고 투자 및 연구개발의 초점을 잃을 수 있습니다.
세계 공급망의 혼란, 실험실 폐쇄, 불필요한 연구 자금의 재분배로 인해 COVID-19 팬데믹은 토폴로지 절연 시장에 다양한 영향을 미쳤으며, 주로 시장 확대가 둔화되었습니다. 특히 실험 합성 및 장비 제조 부문에서 많은 대학 및 공동 연구개발 프로젝트가 지연되었습니다. 그러나 팬데믹 이후 회복은 지속가능한 전자공학, 양자 과학, 전략 소재에 대한 새로운 투자에 힘입어 견고한 차세대 기술이 중심이 되어 시장이 활기를 되찾을 것으로 예측됩니다.
예측 기간 중 비스무스 텔루르화물(Bi2Te3) 부문이 가장 큰 비중을 차지할 것으로 예측됩니다.
비스무트 텔루르화 비스무트(Bi2Te3) 부문은 널리 이용 가능하고, 잘 확립된 특성을 가지고 있으며, 토폴로지 및 열전 연구에 널리 사용되므로 예측 기간 중 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예측됩니다. 가장 많이 연구된 3D 토폴로지 절연체 중 하나인 Bi3Te3는 강력한 스핀 운동량 잠금과 우수한 표면 전도도를 가지고 있으며, 스핀트로닉스 디바이스, 저전력 전자제품, 양자 컴퓨팅 부품에 적합하며, 상온에서 작동이 가능하고 기존 반도체 처리 방법과 호환이 가능하므로 연구자 및 장비 제조업체들이 선호하고 있습니다.
예측 기간 중 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예상되는 공동 연구 부문은 다음과 같습니다.
국가 연구소, 산업계, 학계 간의 자원 공유와 다학제적 혁신에 대한 관심이 높아짐에 따라 예측 기간 중 공동 연구 구상 부문이 가장 높은 성장률을 보일 것으로 예측됩니다. 이러한 구상은 양자 물리학, 재료 과학 및 엔지니어링 전문 지식을 통합함으로써 기초 발견을 실용적인 애플리케이션으로 빠르게 전환할 수 있도록 촉진합니다. 정부 지원 구상과 세계 파트너십은 특히 첨단 재료 및 양자 기술 분야에서 공동 연구를 위한 인프라와 자금 조달을 가속화하고 있습니다. 또한 공동연구는 표준화를 촉진하고, 중복 작업을 줄이며, 파일럿 생산을 용이하게 함으로써 확장 가능하고 응용 지향적인 TI의 진보를 지원하는 원동력이 되고 있습니다.
예측 기간 중 아시아태평양이 가장 큰 시장 점유율을 차지할 것으로 예측됩니다. 이는 첨단 전자 및 양자 컴퓨팅 부문에 대한 막대한 투자, 활발한 연구 활동, 급속한 산업화에 기인합니다. 중국, 일본, 한국, 인도는 전자제품 제조업의 성장, 정부 지원 정책, 기술 혁신에 대한 강조로 인해 중요한 기여를 하고 있습니다. 이 지역에서는 반도체, 에너지 효율이 높은 디바이스, 스핀트로닉스에 대한 적용이 확대되고 있으며, 권위 있는 연구기관의 존재도 시장 확대를 더욱 촉진하고 있습니다. 또한 아시아태평양의 토폴로지 절연체 시장에서의 우위는 산학협력의 발전과 차세대 컴퓨팅 기술에 대한 수요에 힘입어 더욱 강화되고 있습니다.
예측 기간 중 북미가 가장 높은 CAGR을 보일 것으로 예측됩니다. 주요 기술 기업, 최첨단 연구시설, 스핀트로닉스 및 양자 재료 연구를 위한 막대한 자금 지원 등이 이 지역의 장점입니다. 토폴로지 절연체는 특히 미국과 캐나다에서 차세대 컴퓨팅 기술 개발에 많은 투자가 이루어짐에 따라 수요가 증가하고 있습니다. 또한 정부 기관, 민간 기업, 학계의 협력으로 기술 혁신을 촉진하고 있으며, 북미는 시장 확대에 있으며, 매우 중요한 지역으로 부상하고 있습니다.
According to Stratistics MRC, the Global Topological Insulators Market is accounted for $7.38 billion in 2025 and is expected to reach $14.38 billion by 2032 growing at a CAGR of 10.0% during the forecast period. Topological insulators are a unique type of material that, while functioning as insulators internally, permits current to flow along their edges or surfaces. This peculiar characteristic results from the topological order of the material, which is shielded by time-reversal symmetry. The surface states of topological insulators are very resilient, impervious to impurities and disorder, and show spin-momentum locking-the idea that an electron's spin is directly proportional to its motion-in contrast to conventional conductors.
According to the U.S. Department of Energy (Office of Science), the Center for the Advancement of Topological Semimetals (CATS)-a dedicated DOE Energy Frontier Research Center-received $12.6 million in funding in September 2022 for a four year program aimed at "discovering, understanding, and manipulating the properties of topological materials," highlighting their promise for spintronics, sensing, and IT applications.
Growing interest in energy-saving electronics
Topological insulators (TIs), which conduct electricity on the surface without dissipating, are becoming more and more popular as concerns over electronic device energy consumption spread around the world. The creation of circuits with reduced heat generation and power waste-two essential objectives for sustainable electronics-is made possible by this property, which results from protected edge states. Moreover, in line with the trend toward smaller, more efficient consumer electronics, Internet of Things devices, and mobile computing, devices that use TIs can function at lower voltages and maintain performance under compact configurations.
Complexity of scalability and material synthesis
High-quality topological insulator (TI) materials with the required purity, stability, and structural integrity are still difficult to produce despite much research. To preserve their topological surface states, many TIs need rigorous environmental conditions, like extremely high vacuum and exact temperature control. Additionally, it is currently costly and challenging to scale up production from lab-scale samples to wafer-scale or industrial-grade volumes without sacrificing quality. This prevents them from being widely adopted in industry and restricts their incorporation into large-scale commercial devices.
Developments in spintronic equipment
The rapidly expanding field of spintronics aims to store and transfer information by using electrons' spin instead of their charge. Because of their ability to lock spin momentum, TIs allow for the efficient generation and manipulation of spin currents without the need for magnetic fields or significant power loads. For logic devices, spin valves, and spin-transfer torque memory (STT-MRAM), this makes them perfect. Furthermore, the next generation of low-energy and ultra-fast computing could be powered by TIs as the need for faster, non-volatile memory and logic circuits grows.
Strong competition from other materials
Topological insulators are up against fierce competition from other cutting-edge materials that are already a part of commercial ecosystems, easier to fabricate, and better understood. Materials like graphene, gallium nitride (GaN), perovskites, and molybdenum disulfide (MoS2) are being actively developed for related applications in electronics, quantum computing, and energy harvesting. Moreover, these materials offer overlapping advantages, such as high conductivity, flexibility, and low power operation. This competition might cause TIs to lose market interest, investment, and R&D focus.
Due to global supply chain disruptions, lab closures, and funding reallocation away from non-essential research, the COVID-19 pandemic had a mixed effect on the topological insulations market, mainly slowing down expansion. There were delays in many university-based and cooperative R&D projects, especially in the areas of experimental synthesis and device fabrication. However, the market is anticipated to pick up steam as the post-pandemic recovery centers on robust, next-generation technologies, bolstered by fresh investments in sustainable electronics, quantum science, and strategic materials.
The bismuth telluride (Bi2Te3) segment is expected to be the largest during the forecast period
The bismuth telluride (Bi2Te3) segment is expected to account for the largest market share during the forecast period because it is widely accessible, has well-established properties, and is widely used in topological and thermoelectric research. One of the most researched 3D topological insulators, Bi3Te3 has strong spin-momentum locking and good surface conductivity, making it perfect for spintronic devices, low-power electronics, and quantum computing components. Researchers and device manufacturers favor it because of its room temperature operation and compatibility with traditional semiconductor processing methods.
The collaborative research initiatives segment is expected to have the highest CAGR during the forecast period
Over the forecast period, the collaborative research initiatives segment is predicted to witness the highest growth rate because of the increased focus on resource sharing and interdisciplinary innovation among national labs, industry participants, and academic institutions. Through the integration of quantum physics, materials science, and engineering expertise, these initiatives facilitate the expedited conversion of fundamental discoveries into practical applications. Government-supported initiatives and global partnerships are speeding up infrastructure and funding for collaborative research, especially in the fields of advanced materials and quantum technology. Moreover, collaborative efforts are the engine behind scalable, application-oriented TI advancements because they also promote standardization, reduce duplication of effort, and ease pilot production.
During the forecast period, the Asia Pacific region is expected to hold the largest market share, driven by significant investments in the fields of advanced electronics and quantum computing, as well as by growing research activities and fast industrialization. China, Japan, South Korea, and India are important contributors because of their growing electronics manufacturing industries, supportive government policies, and strong emphasis on innovation. The region's growing applications in semiconductors, energy-efficient devices, and spintronics, along with the presence of prestigious research institutes, further drive market expansion. Additionally, the Asia-Pacific market dominance in topological insulators is fueled by growing industry-academia collaborations and the demand for next-generation computing technologies.
Over the forecast period, the North America region is anticipated to exhibit the highest CAGR. Leading technology companies, cutting-edge research facilities, and substantial funding for spintronics and quantum materials research are all advantages for the area. Topological insulators are in high demand as a result of significant investments being made in the development of next-generation computing technologies, particularly in the United States and Canada. Furthermore, partnerships among government organizations, private businesses, and academic institutions encourage innovation, making North America a crucial area for market expansion.
Key players in the market
Some of the key players in Topological Insulators Market include IBM Corporation, SixCarbon Technology Inc, Toshiba Corporation, American Elements Inc, Sion Power Corporation, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (TCI), Biotage AB, Quantum Materials Corp, Samsung Electronics, NexGen Power Systems Inc, 2D Semiconductors Inc, SPINTEC, HQ Graphene, Argonne National Laboratory and MKNano.
In May 2025, Samsung Electronics announced that it has signed an agreement to acquire all shares of FlaktGroup, a leading global HVAC solutions provider, for €1.5 billion from European investment firm Triton. With the global applied HVAC market experiencing rapid growth, the acquisition reinforces Samsung's commitment to expanding and strengthening its HVAC business.
In April 2025, IBM and Tokyo Electron (TEL) announced an extension of their agreement for the joint research and development of advanced semiconductor technologies. The new 5-year agreement will focus on the continued advancement of technology for next-generation semiconductor nodes and architectures to power the age of generative AI.
In October 2024, Toshiba Corporation has agreed with Kawasaki Tsurumi Rinko Bus Co., Ltd. (Rinko Bus) and Drive Electro Technology Co., Ltd. (Drive Electro Technology) to jointly study a demonstration project*1 to confirm the effectiveness of a super-rapid charging battery powered by a pantograph.