2020年，半導體行業可以說是風云變幻的一年。在新冠肺炎疫情的沖擊下，市場先抑后揚，從一度悲觀預測的負增長，轉為5.1%的正增長。資本領域更是提速換擋，美國費城半導體指數從2020年年初的1800點到年底的2800點，漲幅超過1000點。中國半導體產業發展同樣精彩，全年增長率保持在兩位數以上，在部分關鍵領域取得實質性突破。
先抑后揚，年終驟現“缺芯”潮
半導體產業表現一向與全球經濟“正相關”，即全球經濟增長，半導體市場也同步增長，如果全球經濟萎縮，也會在半導體市場上表現出來。然而2020年的情況卻有些特殊，受到新冠肺炎疫情沖擊，年初的時候市場分析機構紛紛下調對半導體行業的預期，普遍認為將出現負增長。Gartner預測下降0.9%，麥肯錫預測下降5%。
然而，令人意外的是，年中之際半導體市場的表現便已好于人們預期。盡管那時智能手機、汽車等需求仍不樂觀，但是“宅經濟”已經初步發威，平板電腦、中小尺寸電視的需求不斷增加，數據中心、云服務器對芯片的需求增長更快。到了年底，半導體領域更是刮起一輪“缺芯”潮，從電源管理芯片、顯示驅動芯片，到MOSFET功率半導體、MCU，均出現了大面積缺貨。“缺芯”潮向上游延伸，不僅臺積電10納米以下先進工藝產能被爭搶，8英寸傳統工藝產能供給同樣嚴重不足，考驗著半導體的供應鏈。采訪中，和艦芯片銷售副總經理林偉圣預測，這種供不應求的情況將持續到2021年上半年。
之所以出現這樣的情況，與以下幾點原因有關：首先是新冠肺炎疫情爆發下的“宅經濟”加速了全球數字化轉型，云服務、服務器、筆記本電腦、游戲和健康醫療的需求不斷上升，5G、物聯網、汽車、人工智能和機器學習等快速發展，這些都推動了市場對半導體產品的需求。其次是新冠肺炎疫情沖擊了全球供應鏈，加劇了供需矛盾。相對來說，中國更早復工復產，使得中國廠商獲得更多的市場機會，但也加劇了國內供應的緊張程度。此外，恐慌性備貨和逐利性炒貨也加劇了芯片荒的程度。
本輪芯片荒和晶圓產能不足，對中小企業的影響最大。四川和芯微電子股份有限公司董事長兼CEO鄒錚賢指出，中國有數量非常多的中小IC設計企業，他們需要的是穩定通用的產品。大起大落的市場動蕩很容易打亂發展的節奏，不利于產業的發展。因此，要認真分析中國設計企業的本土需求、未來戰略、產能布局、技術規劃等，當產能緊缺的壓力來襲時，企業家們應該透過表面，看清深層次的原因，應該扛住盲目擴充產能的壓力，做精準化規劃。既要避免一擁而上、從眾囤貨帶來的擠兌潮，又要規避規劃不足對整機系統出貨帶來的壓力。
熱點轉換，算力普及化時代將臨
多年來，智能手機一向是拉動芯片產業發展的應用市場，2020年除智能手機之外，來自個人電腦、云端服務器、汽車電子、物聯網等方面的需求都在涌現，計算力的普及化時代正在到來。
根據賽迪顧問發布的《5G終端產業白皮書(2020年)》，5G已經成為“新基建”信息基礎設施的驅動力。預計2021年智能手機出貨量3.65億部，其中5G手機滲透率將達90%。5G的應用也在不斷擴展，各種垂直行業的應用不斷被開發出來，包括新型消費電子，以及更為廣闊的企業AIoT市場等。紫光展銳高級副總裁黃宇寧指出，工業電子領域多、產業鏈條長，作為芯片的原廠要在不同的行業領域去開拓，切入一些新的行業。5G以及其他相關芯片將被搭載在需求更多樣化、要求更高的設備上，支撐整個數字化的生態。
數據中心市場方面，2019年度全球Top 10云服務提供商年度總支出為660億美元，2020年將實現更高的增長。數據中心市場正在成為芯片龍頭廠商爭奪的焦點，英偉達收購ARM，AMD收購賽靈思，均是以爭奪數據中心處理器市場為目標。英偉達創始人兼首席執行官黃仁勛表示，數據中心是推動未來計算變革的重要力量，而云計算和AI的強大趨勢正在推動數據中心設計的結構性轉變，過去的純CPU服務器正在被高效的加速計算基礎架構所取代。
汽車行業也正在經歷著歷史的變革，智能化、電動化、網聯化成為汽車產業不可逆轉的趨勢。這些都是驅動車用半導體市場成長的關鍵。拓墣產業研究院預估，2020年全球車用芯片產值可達186.7億美元；2021年將達到210億美元，年增長率12.5%。
臺積電(中國)副總經理陳平指出，從集成電路產業發展的歷程來看，以應用劃分，大致經歷了大型機時代、PC機時代，2010年以后進入移動計算時代。2016年以后移動計算的拉動作用雖有所弱化，但是近年來隨著5G、AI以及IoT的發展，市場對芯片的需求又在迅速提高，一個普及計算(Ubiquitous Computing)的時代正在來臨。進入普及計算時代之后，主要的應用市場將從移動計算時代的智能手機為主逐漸演變為移動計算、高效計算、智能車載、物聯網這四個平臺共同發展。這四個計算平臺交互加成，將讓半導體產業重回指數級高速增長的狀態。
并購頻發，深度影響未來產業格局
在高估值與高流動性的推動下，2020年半導體領域的大型并購再次發力，具備一定規模和影響力的大型并購案至少有6起，包括英偉達以400億美元收購ARM，SK海力士90億美元收購英特爾NAND閃存業務，AMD公司350億美元收購賽靈思，ADI公司210億美元收購美信，Marvell公司100億美元收購Inphi公司，環球晶圓 45 億美元收購 Siltronic AG。僅這6起收購案宣布的交易額便高達1195億美元，已經超過2015年全球半導體界掀起的并購熱潮。根據IC Insights的數據，當年交易額為1077億美元。
分析此輪并購浪潮出現的原因，與新冠肺炎疫情也脫不開關系。年初暴發的疫情對全球經濟造成了重大沖擊，為了挽回經濟損失，歐美各國均采取了寬松的貨幣政策，資本市場獲得了更高的流動性，進而推升股市，導致科技股不斷翻紅。飄高的股價必然會對企業管理層形成更強的業績壓力，而并購正是一個最容易見效的、推升業績的手段。Gartner研究副總裁盛陵海便指出，這是資本熱度推升的結果，同時股票價格的飆漲也為相關企業實施并購創造了條件。
半導體專家莫大康也指出，半導體作為基礎產業已經上升為許多國家的重要戰略，孕育出許多富有技術和創新能力的企業。借助并購，企業可以輕易踏過半導體產業的高門檻，成為不可忽視的發展策略。這些都是推動企業實施并購的重要原因。
大型并購對于產業格局的影響巨大。一旦英偉達對ARM的收購得以達成，影響所涉范圍，將從移動設備擴展到數據中心、智能物聯、自動駕駛等不同領域，處理器的產業格局都將重塑。AMD對賽靈思的收購同樣不容忽視。如果并購得以達成，市場將沒有大型的FPGA獨立供應商，影響將涉及通信、數據中心、工業、汽車等行業。SK海力士對英特爾NAND業務的收購則影響著存儲器產業的格局與走勢。總之，大型并購案的頻頻出現顯示出國際資本對半導體產業的影響正在加深。并購依然是推動半導體行業發展的重要手段，大者恒大的總體趨勢不會改變。
不過需要注意的是，受中美貿易摩擦等因素的影響，全球對于半導體行業發展的重視越來越高，各國相關部門均收緊了對并購案的監管審核，尤其是半導體領域。2020年所發起的這幾項并購后續發展并非一路坦途。
技術演進，第三代半導體材料受關注
2020年，半導體領域的技術創新持續推進。全球范圍內，實現量產的先進工藝達到5nm節點。同時，異構集成成為顯學，英特爾、高通、AMD、英偉達等芯片巨頭不斷在架構上尋求創新。特別值得注意的是，第三代半導體材料的影響越來越深入和廣泛。在阿里巴巴達摩院發布的《2021十大科技趨勢》中認為，未來幾年，以氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)為代表的第三代半導體材料將在材料生長、器件制備等技術上實現突破，并應用于5G基站、新能源汽車、特高壓、數據中心等“新基建”場景。
此前，由于制造設備、制備工藝特別是材料成本上的劣勢，第三代半導體材料只在小范圍內得到應用。直至近幾年這一局面才得以打破：一方面，在5G、新能源汽車等新興市場中，Si基半導體的性能已無法完全滿足需求，第三代半導體的性能優勢被放大；另一方面，制備技術特別是大尺寸材料生長技術不斷突破，SiC和GaN兩種材料均從4英寸換代到6英寸并已研發出8英寸樣品，加之器件制備技術逐步提升，使得第三代半導體器件性能日益穩定且成本不斷下降，性價比優勢逐漸顯現。
從技術發展來看，隨著硅基器件的趨近成本效益臨界點，近年來主流功率半導體器件廠商紛紛圍繞碳化硅和氮化鎵等第三代半導體材料進行探索。第三代半導體材料具備寬禁帶、低功率損耗等特性，迅速在高壓高頻率等新場景下發展壯大，成為功率半導體器件領域未來的重要發展趨勢之一。
以新能源汽車充電樁為例，隨著新能源汽車使用率提高，消費者對方便、快速充電的需求也越來越高，因此需要擴大基礎設施建設，增加充電站數量并提供更快的充電服務。先進的功率技術和新材料如SiC在新能源汽車中起著重要作用。車載充電器和逆變器正在推動半導體公司投資新的寬禁帶半導體技術和新型IGBT，并研發新的功率封裝解決方案，以最大程度地利用這種高端硅技術的優勢。數據顯示，2018—2025年SiC MOSFET在充電樁等工業領域預計將保持12%的平均增長速度。隨著應用范圍的擴大，未來第三代半導體材料還將有著更大的發展。
需求牽引，中國實現“兩位數”高增長
2020年，中國半導體產業走出了優于全球的好成績。中國半導體行業協會統計數據，前三季度中國集成電路產業銷售額為5905.8億元，同比增長16.9%。相比而言，全球半導體市場同期銷售額增長為5.9%。中國在高端芯片領域取得的成績尤為明顯。2020年，長江存儲發布業內首款128層QLC3D NAND閃存，基本追平國際先進水平，在某些領域甚至有所領先。國產FPGA芯片全面進入通信和整機市場，在關鍵時刻起到決定性的支撐作用。國產EDA工具領域，繼模擬全流程設計工具進入市場參與競爭后，在數字電路流程上也形成了一系列重要的單點工具。再經過幾年的努力，相信我國也可以擁有自己的數字電路全流程設計工具。
之所以能夠取得如此快速的進步，與中國市場對半導體產品的巨大需求關系密切。2020年“新基建”實施，有力推動了半導體產業的發展。“新基建”主要包括5G基站建設、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數據中心、人工智能、工業互聯網等重點領域。這些領域都離不開半導體產品作為關鍵核心支撐。“新基建”帶來的大量新增需求，也通過需求牽引加速驅動了國產半導體工業體系的建設，推進設計、晶園、封裝、測試以及配套設備、材料等更多環節的協同發展。
賽迪顧問副總裁李珂指出，中國已經成為全球最大的電子產品制造基地，多年來對集成電路產品的市場需求均保持快速增長。從區域市場結構來看，中國在全球主要國家和地區半導體市場規模中占比最高，2019年達到35%，美國、歐洲、日本、其他環太平洋區域分別為19%、9.7%、8.7%和27.5%。
當然，應當注意的是，盡管取得了一定成績，但中國在處理器、存儲器、模擬芯片、光器件、配套設備材料和工藝、EDA/IP和軟件方面與國際先進水平之間的差距仍十分明顯，特別是在EDA、設備與材料領域依然存在嚴重的卡脖子現象。2020年，美國商務部升級了對華為等企業的管制措施。非美國公司只要使用美國的技術、軟件、設備等給華為生產芯片也將受到管制，需先得到美國政府批準。
但是也應看到，美國已經無法通過限購和技術封鎖徹底消滅中國半導體產業。美國半導體企業需要依賴來自中國市場的銷售和利潤，才能維持巨額的科研投入。對中國企業實施管制封鎖，或能取得一時之利，但亦將打亂美國企業的發展節奏。這一作法還會威脅全球供應鏈的安全，對整個半導體產業的健康發展都是不利的。
對于中國企業來說，則應充分利用我國是全球最大的內生應用市場這一優勢，做好面向內需循環的供給工作，同時重視知識產權，以應用為引領，擴大開放合作，積極融入全球產業鏈當中，實現互利共贏。