世界半導體貿易統計組織（WSTS）最新發表的2020年第3季全球半導體市場報告，預估2020年全球半導體市場將比前一年增長5.1%，2021年將加速增長8.4%。這2個數字是經過修正的結果，原本WSTS預計到2020年增加3.3%，到2021年增加6.2%(圖一)。
報告指出，相對于全球其他產業，半導體市場呈現出逆勢成長，歸因于5G智能手機帶動市場需求增加。另一方面，由于人們生活方式出現了形態上的改變，例如遠距辦公和線上課程的趨勢激增，這使得包括PC、數據中心相關設備等，因為「宅消費」突然變成龐大的商機。
按產品領域來看，預測2020年全球分立元件(Discrete component)市場，將下降1.2%至236億美元，2021年則將成長7.2%，而光電子也預估會下降2.6%至405億美元，不過到了2021年將會反轉成長到10.2%。
此外，2020年大部分領域的元件市場都呈成長態勢，包括感測器預計將增長7.4%，2021年持續保持成長，達到7.8%。數字IC部分，2020年整體預計增長6.4%，達到3546億美元(儲存元件：12.2%、邏輯元件：6.5%、微控制器：2.0%等)，2021年將成長8.3%。整體半導體市場規模將達到1億美元。
另外，根據IC Insights最新的市場分析，在20個主要產品類別中，只有光電元件(optoelectronics)、感測器/致動器(sensors/actuators)、分立元件(discretes)這三種器件能夠在2020年出現銷售額成長的機會。
具體來說，雷射發送模組(Laser Transmitter)的銷售額將比2019年增長6%，整體的影像感測器(CMOS Sensor和CCD)也將成長0.5%(如果CMOS Sensor單一市場規模的話，則成長0.9%)，致動器(Actuators)也會有1.4%的成長幅度。這三類半導體元件的市場規模有望在2020年達到歷史新高。IC Insights還預測，2021年20種主要OSD產品類別的銷售額都將出現增長，其中7種產品將創下歷史新高(圖一)。
圖一: 2020主要電子產品類別規模預估?（source：IC Insights；CTMES整理）
美國對華為的禁令帶來供需區塊移動
美國政府對于華為的禁令，不僅對華為手機業務帶來致命的打擊，更為全球半導體市場造成了市場板塊的遷移。
全球半導體出貨量在2020年9月為418.4億美元。與2019年同期相比，美洲市場的銷售規模增長了21.3%。相信這是因為與遠距辦公、數據中心相關的投資仍持續大規模進行中。亞太地區（包括中國）在2020年9月的銷售額比去年同期成長了8.5%，這和8月份的2~3%的成長率相較有顯著的回升，相信這樣的成長是因為美國政府對于華為的禁令生效后，整個西方半導體制造商對華為的出口全部中止，在此之前，華為為求自保所出現掃貨式的采購所造成的。
美國新總統如何應對中美之間的摩擦也將影響半導體資本投資，但到目前為止的觀察，應該不太可能出現重大性的負面影響。
從全球半導體出貨長期趨勢的移動平均數可以看出，市場的趨勢正從復蘇走向重新成長。全球最大的半導體代工制造商臺積電，因為受到華為瘋狂式下單，以及競爭智能手機業者的采購影響，9月份的月銷售額創下歷史新高，同比增長24.9%，而到了10月份的銷售額就呈現下降，即使是這樣還是比2019年成長了12.5%。10月之后，而因為華為與其他智能型手機對于芯片代工需求的消長，并沒有讓臺積電損失營業額，反而因為其他智能手機業者增加產量，而向臺積電下單的現象一直持續到2020年第四季。因此，從臺積電的銷售趨勢來看，先進邏輯半導體的出貨量正呈現穩步成長。
圖二: 世界半導體出貨量（3個月移動平均值；單位：千美元）（source：SIA；CTMES整理）
另外，面對IT市場發展結構改變的趨勢，除了先進邏輯半導體之外，通用半導體也可以感受到正快速的成長中，這與全球經濟的復蘇的情況相當吻合。
展望半導體元件市場的未來，如果新疫苗能克服新的COVID-19，大多數的市調機構都相信，預計2021年之后半導體市場將以更快的速度增長(圖三)。
圖三: 世界半導體出貨量（單月，單位：百萬美元）（source：WSTS、CTMES整理）
雖然需要時間來克服COVID-19帶來的影響，不過，IT產業仍高度的期待，可以透過采用高效能半導體而開發出來的新應用，達到穩定地擴大經濟來抵銷COVID-19的影響，讓市場的活力能夠持續維持。
例如，在美國正形成一種「線上經濟」的產業模式，讓腦力工作者能夠利用遠距機制來工作，這將正式成為推動美國2021年后經濟復蘇的動力。就像GAFAM（Google、Amazon、Facebook、Apple、Microsoft）已經積極的構建此一架構。
對于半導體市場的成長助力方面，具體而言，就是為了完全滿足遠距工作效能需求，而對于高效能個人電腦、資料處理伺服器、5G智能型手機、高效能邏輯半導體(CPU、GPU等)和大容量半導體記憶元件等強烈的需求。
2020年記憶體市場持續下滑
從2020年初以來，DRAM和NAND快閃記憶體的合約價格持續下降，這也反映了華為在7~9月期間的大量采購所帶來的影響，以及競爭對手對華為智能手機市場占有將下滑的預期下，增加了智能手機產量的采購。
自9月15日以來，應用于智能手機產量的各種半導體采購雖然仍在繼續，但華為的搶購已經停止的情況下，目前DRAM和NAND的合約價格可能會繼續下降。未來的關鍵點在于，由于5G智能手機、高性能PC、資料中心伺服器和新型游戲機的可能有機會增產下，需要大容量高速記憶體，和高速SSD來滿足高性能CPU和GPU的需求，這時DRAM和NAND的供需或許會得到改善，但這個臨界點可能會落在2021年。
2021年預估半導體產業的資本支出將繼續增加
2020年10月日本半導體制造設備的銷售額比2019年成長0.9%，但比9月份下降6.9%。可以發現，從2019年開始到9月份，日本半導體制造設備的銷售額的兩位數成長趨勢已經停止，可能是由于9月之前對中國的銷售停滯。另一方面，10月北美銷量雖然也較9月減少3.7%，但繼續穩步增長，比2019年成長26.9%。
展望未來半導體資本支出，由于臺積電、三星對于邏輯芯片生產設備，和三星的NAND生產設備投資等的大規模投資來看，可以確定2020年的半導體資本投資會比2019年成長許多。
另一方面，英特爾將2020年的資本支出從170億美元減少至144.145億美元，并且把大部分NAND業務出售給SK海力士，更將7nm生產線的建設時間推遲兩年。因此可以判斷，英特爾目前可能會專注于開發10nm生產線(圖四)。
圖四: 主要半導體制造商的資本投資?（source：樂天證券；CTMES整理）
2021年將在記憶體的邏輯芯片上進行大量投資
從目前的市場趨勢來看，很難預測2021年的DRAM和NAND都會恢復向過往一樣大規模的投資幅度，但考慮到智能手機和高性能PC中主記憶體(DRAM)的容量和速度不斷增加，以及SSD儲存也逐漸成為主流。另一方面，資料中心和伺服器中DRAM的容量和速度，以及采用SSD作為主記憶單元的設備數量也不斷提升，因此相信2021年及以后DRAM和NAND的需求將繼續增長是必然的。
此外，預計2021年邏輯芯片設備的投資將比2020年更加活躍。具體而言，10nm、7nm、5nm的生產線設備將會有大幅度的成長，以及對于3nm研發投資也可以被期待，尤其是試產規模的資本投資。
首先，預計是英特爾對于邏輯芯片的投資增加部分應該是，應用于PC和伺服器CPU的10nm生產設備（順便說一下，英特爾的10nm技術能力相當于7nm）。
臺積電將會對PC和伺服器所需的CPU和GPU提升7nm的制程比例，以及新游戲機用CPU和GPU的生產（訂單主要來自AMD和NVIDIA）。
可以發現到2021年前，幾乎所有AMD的產品都采用臺積電的先進制程，因此AMD未來18個月的轉型預計將會為臺積電貢獻約10億美元的營收。
根據市調機構的研究，預計在2022年至2023年期間，AMD在PC/伺服器的市場占有表現，將由英特爾手中搶下更多訂單，使得本身的市占率將增加約40%，而這又將為臺積電再增加10億美元的銷售額。
隨著微軟和索尼分別開始推出新的Xbox和PlayStation游戲機，因此AMD的游戲機用半導體芯片銷售額，預計將在2020年下半年達到約10億美元，2021年更成長到18億美元。而這些芯片預計都預計采用臺積電的7nm以下的制程技術。
圖五: 主要晶圓廠的制程技術現況（source：IC Insights；CTMES整理）
此外，如果英特爾將其最先進的CPU的生產外包給代工廠的的話（臺積電是最有可能的候選人），那么這個代工廠也需要在這方面進行相當程度的投資。
三星的投資增加主要用于5G智能手機芯片組的5nm生產線設備，但由于AMD最早在2021年，最晚在2022年也有望導入5nm的CPU和GPU市場，因此三星的這項投資也有可能是為AMD的訂單預作準備。
目前臺積電約有1/3的產能是10nm以下的制程，但隨著5nm產量的增加，10nm以下的產能有望在2020年底接近50%。同時，臺積電的競爭對手，除了三星之外，都還停留在10nm以上。例如第三大代工GLOBALFOUNDRIES早在2018年就決定放棄發展先進制程，持續專注于較舊的制程技術(圖三)。
結語
從整個趨勢來看，3nm的研發投資將在2021年開始，再加上以10nm、7nm、5nm的生產線設備投資規模，以及上述記憶體擴產投資，預計2021年半導體資本支出將超過2020年10 %以上。這包括了前段和后段制程中的所有設備和相關軟硬體。
3nm制程能力是影響優勢性的一個重要關鍵點，大多晶圓廠都把計劃在2022年能全面投入量產。從經驗來看，5nm似乎是先進制程中的一個大節點，但3nm對于產能的影響有多大，還有待觀察。
不過，3nm有可能擁有與5nm相當的生產能力。如果從5G通訊用芯片組來看，7nm的接收和傳送速率并不符規范要求，這可能是由于手機和基地臺的性能問題，因此會全力朝向5nm芯片組加速發展。此外，需多手機業者希望能在2021年推出具有完整規格的5G智能手機，但這也需要3nm的制程技術才能提供接近規格的性能。此外，為了使用遠距辦公能執行更復雜、更專業的處理，PC可能不僅需要5nm，甚至還需要3nm的CPU和GPU。
