半導體是當今信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的基礎(chǔ)和原動力，已經(jīng)高度滲透并融合到了經(jīng)濟、社會發(fā)展的各個領(lǐng)域，其技術(shù)水平和發(fā)展規(guī)模已經(jīng)成為衡量一個國家產(chǎn)業(yè)競爭力和綜合國力的重要標志之一。

2020年，受新冠肺炎疫情影響，全球經(jīng)濟出現(xiàn)衰退，但全球半導體市場在居家辦公學習、遠程會議等需求驅(qū)動下實現(xiàn)逆勢增長。2020年，全球半導體市場規(guī)模達到4400億美元，同比增長6.8%，以存儲器和專用芯片為代表的半導體產(chǎn)品開始進入景氣周期；中國集成電路市場需求持續(xù)旺盛，全年集成電路市場銷售額增至16339.7億元，同比增長8.26%。預計2021年市場規(guī)模將進一步增長。

呈“螺旋式上升”發(fā)展模式

全球半導體市場發(fā)展呈現(xiàn)“螺旋式上升”模式，在放緩或回落后會經(jīng)歷又一次更強勁的復蘇。2000年，互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂，導致半導體產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了兩年的調(diào)整期；之后，憑借能量的積蓄以及12英寸硅片的導入，半導體市場快速發(fā)展；2008年第四季度全球金融危機的爆發(fā)，又使半導體市場進入短暫的調(diào)整期。

自2010年起，iPhone、iPad等移動終端的崛起開啟了移動互聯(lián)網(wǎng)時代，半導體市場增速達到歷史高位。隨著存儲器市場的爆發(fā)，2017年，全球半導體市場突破了4000億美元。2018年下半年，全球半導體市場再次進入調(diào)整期。2019年，由于固態(tài)存儲及智能手機、PC需求增長放緩，產(chǎn)品庫存高企，全球半導體需求下滑，存儲器市場價格出現(xiàn)滑坡。再加上全球貿(mào)易摩擦帶來的不確定性增加，2019年全球半導體市場大幅萎縮，跌幅達到12.0%。這也是全球半導體市場近15年來的最大跌幅。

2020年，盡管受到新冠疫情的影響，全球半導體市場仍然強勁復蘇，市場規(guī)模達到4400億美元，同比增長6.8%，以存儲器和專用芯片為代表的半導體產(chǎn)品進入景氣周期。在整個產(chǎn)業(yè)中，增長最大的是邏輯芯片（11.1％），其次是傳感器（10.7％）和存儲器（10.4％）。

從區(qū)域結(jié)構(gòu)看，中國已連續(xù)多年成為全球最大的半導體消費市場。2020年，中國市場占比最高達到34.4%。美國、歐洲、日本和其他市場的份額分別為21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。其中，美國市場實現(xiàn)了21.3％的強勁增長，亞太市場實現(xiàn)了5.1%的增長，日本市場實現(xiàn)了1.3%的微弱增長，歐洲市場下降了5.8％。美國市場強勁增長的原因是，2019年美國市場規(guī)模下降幅度最大，跌幅高達23.7%，高于全球11.7個百分點；日本跌幅也達到10.0%；歐洲、中國和其他地區(qū)的跌幅分別為7.4%、9.3%和8.8%。

受疫情影響，辦公、遠程教學等應用快速爆發(fā)，帶動下游市場中通信和計算機產(chǎn)品快速復蘇。2020年，通信和計算機依舊占據(jù)全球半導體最大用量，市場份額分別達到33.5%和29.1%。受益于4G普及和5G應用，通信芯片市場占比從2010年的22.2%增加至2020年的33.5%。與此同時，PC的市場占有率不斷被智能手機、平板電腦等新興電子產(chǎn)品超越，占有率從2010年的40.9%跌至2019年的29.1%。

市場競爭愈發(fā)激烈

對于全球半導體市場來說，2020年是很值得關(guān)注的一年。IBM研發(fā)的新型2nm芯片引人注目。該芯片采用納米片堆疊的晶體管，即GAA晶體管構(gòu)造。與當今最先進的7nm相比，該芯片將實現(xiàn)45％的性能提升或75％的能耗降低。IBM表示，采用2nm技術(shù)可以在一塊指甲大小的芯片中容納多達500億個晶體管。

半導體企業(yè)的營收狀況同樣是業(yè)界關(guān)注的焦點。2020年全球前十的半導體企業(yè)中，美國企業(yè)占6家。從營收總值來看，美國6家企業(yè)占前十大企業(yè)總值的59.2%，韓國2家企業(yè)占前十大企業(yè)總值的32.4%。

從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看，2020年全球前十的半導體企業(yè)中，IDM企業(yè)6家，總銷售收入1970.9億美元，占前十大企業(yè)銷售總額78.3%；設(shè)計企業(yè)有4家，總銷售收入547.0億美元，占前十大企業(yè)銷售總額21.7%。

2020年，英特爾繼續(xù)蟬聯(lián)全球半導體企業(yè)營收首席。憑借這一年的收入，英特爾繼續(xù)保持全球第一大半導體供應商的地位，半導體收入為702.44億美元，同比增加3.7%。這得益于其核心客戶端和服務器CPU業(yè)務的增長。2020年全球前十半導體企業(yè)中同比增幅最大的是聯(lián)發(fā)科，其次是英偉達和高通，德州儀器是其中唯一收入下滑的企業(yè)。

這一年，縱觀全球半導體研發(fā)支出，前十大半導體企業(yè)的研發(fā)投入費用總計增加11%，總額達435億美元，占行業(yè)總額的64％。這表明頭部企業(yè)的市場集中度進一步提升，市場競爭也更加激烈。

2020下半年，全球半導體領(lǐng)域共發(fā)生五起規(guī)模較大的并購事件和十余起規(guī)模較小的并購事件，涉及金額達到創(chuàng)紀錄的1180億美元，2020年也因此成為半導體并購史上交易規(guī)模最大的年份。但以上并購尚未走完全部交易及審批流程。全球半導體行業(yè)并購金額的劇增主要緣于各領(lǐng)域巨頭廠商的強強聯(lián)合。

此前，模擬芯片廠商ADI公司宣布將以210億美元的價格并購模擬信號/混合公司Maxim Integrated Products；顯卡巨頭英偉達于2020年9月宣布，以400億美元的交易價格收購處理器架構(gòu)協(xié)議供應商Arm公司。在這之前，Arm公司由日本的軟銀公司控股。此外，美國英特爾宣布將以90億美元的價格把在中國運行的NAND閃存業(yè)務和300mm晶圓廠出售給韓國的SK海力士；美國AMD公司于2020年10月29日宣布將以約350億美元的價格收購FPGA供應商賽靈思，交易預計于2021年底完成；同日，美滿電子Marvell宣布將以100億美元的現(xiàn)金和股票收購硅谷的IC供應商Inphi，這筆交易同樣將于2021年的下半年完成。上述交易尚未完成，仍在相關(guān)監(jiān)管部門審查階段。

后摩爾時代的顛覆性技術(shù)

異構(gòu)集成是后摩爾時代典型的發(fā)展技術(shù)。該技術(shù)被應用于封裝領(lǐng)域，在滿足需求的情況下，采用芯粒（Chiplet）技術(shù)，可快速有效地發(fā)揮出芯片功能。使用該技術(shù)還有設(shè)計難度低、制造便捷和成本低等優(yōu)勢。

這一方向使芯片發(fā)展從一味地追求功耗下降及性能增加，轉(zhuǎn)向更加務實的滿足市場需求。很多企業(yè)都對“芯粒”有所布局。比如，英特爾推出可將邏輯芯片與存儲芯片進行3D封裝的Foveros技術(shù)；臺積電推出可以實現(xiàn)晶圓對晶圓鍵合的多芯片堆疊SoIC技術(shù)等。同時，該項技術(shù)也是中國半導體產(chǎn)業(yè)在后摩爾時代的重點發(fā)展技術(shù)。

RISC-V架構(gòu)的MCU將為MCU市場格局帶來變革。RISC-V基于標準寬松的BSD許可證，可自由免費地使用設(shè)計CPU、開發(fā)并添加自有擴展指令集，自主選擇是否公開發(fā)行、商業(yè)銷售或更換其他許可協(xié)議，或者完全閉源使用。RISC-V當前最適用于AIoT，有望對ARM架構(gòu)處理器形成競爭，在中國形成RISC-V生態(tài)，而MCU是RISC-V的最佳應用領(lǐng)域之一。憑借開源、低功耗、低成本等優(yōu)勢，RISC-V架構(gòu)MCU將形成對ARM架構(gòu)MCU的沖擊，為市場帶來新變局。

光子芯片或成為芯片發(fā)展的新賽道。光子芯片是利用光信號進行數(shù)據(jù)獲取、傳輸、計算、存儲和顯示的芯片。目前，光子芯片應用于光通信中，特別是在建設(shè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的驅(qū)動下，硅光子學被用于將光學組件集成到硅芯片上，以利用CMOS的低成本、可擴展性以及CMOS設(shè)備的制造和組裝的便利性。相對電子驅(qū)動的集成電路，光子芯片具有超高速率、超低功耗等特點。理論上，光子芯片規(guī)模可以調(diào)制，并且光的特性先天適合線性計算，包含高密度的并行計算。在AI高速發(fā)展的當下，光子芯片運行矩陣乘法效果有機會比現(xiàn)有電子芯片效果好成百上千倍，吸引了學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界爭相探索光子計算帶來的機會。

受“碳中和”趨勢影響，可提升能源轉(zhuǎn)換效率的第三代半導體產(chǎn)業(yè)正在加速發(fā)展。隨著新冠肺炎疫情的影響逐漸減小，工業(yè)能源轉(zhuǎn)換所需零組件如逆變器、變頻器等，以及通信基站需求回穩(wěn)。隨著特斯拉（Tesla）Model3電動車逆變器逐漸改采SiC（碳化硅）元件制程后，第三代半導體在車用市場逐漸備受重視。

以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導體具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率等優(yōu)勢，相比硅器件可降低50%以上的能量損失，并減小75%以上的裝備體積，是助力節(jié)能減排，并實現(xiàn)“碳中和”目標的重要發(fā)展方向。目前，第三代半導體的觸角已延伸至數(shù)據(jù)中心、新能源汽車等多個關(guān)鍵領(lǐng)域，整個第三代半導體行業(yè)漸入佳境，有望成為綠色經(jīng)濟的中流砥柱。



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