半导体是当今信息技术产业快速发展的基础和驱动力，已高度渗透并融入经济社会发展的各个领域。其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要指标之一。

2020年，受新冠肺炎疫情影响，全球经济陷入衰退，但受居家办公、学习和远程会议等需求的推动，全球半导体市场逆势增长。2020年，全球半导体市场规模达到4400亿美元，同比增长6.8%。以存储器和专用芯片为代表的半导体产品开始进入繁荣期；中国集成电路市场需求依然强劲，全年集成电路市场销售额达到1,633.97亿元人民币，同比增长8.26%。预计2021年市场规模将进一步增长。

“螺旋式上升”发展模式

全球半导体市场的发展呈现“螺旋式上升”模式，在经历放缓或回落后，将迎来又一次强劲的复苏。2000年，互联网泡沫破裂，导致半导体行业经历了两年的调整期。此后，随着能源的积累和12英寸硅片的推出，半导体市场迅速发展。2008年第四季度全球金融危机的爆发，使半导体市场进入了一段短暂的调整期。

自2010年以来，iPhone和iPad等移动终端的兴起开启了移动互联网时代，半导体市场增速也达到了历史新高。随着存储器市场的爆发式增长，2017年全球半导体市场规模突破400亿美元。2018年下半年，全球半导体市场再次进入调整期。2019年，由于固态存储、智能手机和个人电脑的需求增长放缓，产品库存高企，以及全球半导体需求下降，存储器市场价格下跌。加之全球贸易摩擦带来的不确定性增加，2019年全球半导体市场大幅萎缩，跌幅达12.0%，创下近15年来最大跌幅。

2020年，尽管受到新冠肺炎疫情的影响，全球半导体市场依然强劲复苏，市场规模达到4400亿美元，同比增长6.8%。以存储器和专用芯片为代表的半导体产品进入繁荣期。从行业整体来看，逻辑芯片（11.1%）增长最为显著，其次是传感器（10.7%）和存储器（10.4%）。

从区域结构来看，中国已连续多年成为全球最大的半导体消费市场。2020年，中国市场份额达到最高，为34.4%。美国、欧洲、日本和其他市场的份额分别为21.7%、8.5%、8.3%和27.1%。其中，美国市场实现了21.3%的强劲增长，亚太市场增长5.1%，日本市场增长较弱，仅为1.3%，而欧洲市场则下降了5.8%。美国市场强劲增长的原因在于，美国市场在2019年经历了最大幅度的下滑，跌幅高达23.7%，比全球平均水平高出11.7个百分点；日本市场也下降了10.0%；欧洲、中国和其他地区分别下降了7.4%、9.3%和8.8%。

受疫情影响，远程办公、远程教学等应用迅速发展，带动下游通信和计算机产品市场的快速复苏。2020年，通信和计算机仍是全球半导体应用最广泛的领域，市场份额分别达到33.5%和29.1%。受益于4G和5G应用的普及，通信芯片市场份额从2010年的22.2%增长到2020年的33.5%。与此同时，个人电脑的市场份额持续被智能手机、平板电脑等新兴电子产品超越，市场份额从2010年的40.9%下降到2019年的29.1%。

市场竞争日趋激烈

对于全球半导体市场而言，2020年是值得关注的一年。IBM开发的新型2纳米芯片尤为引人注目。该芯片采用纳米片堆叠晶体管（GAA晶体管）结构。与目前最先进的7纳米芯片相比，该芯片的性能可提升45%，能耗可降低75%。IBM表示，采用2纳米技术，可以在指甲盖大小的芯片上集成多达50亿个晶体管。

半导体公司的营收状况也是业内关注的焦点。2020年全球十大半导体公司中，有6家是美国公司。按总营收计算，这6家美国公司占前十名公司总营收的59.2%，而韩国的2家公司占前十名公司总营收的32.4%。

从产业链的角度来看，2020年全球十大半导体公司中，有6家IDM公司，总销售收入为197.09亿美元，占十大公司总销售额的78.3%；有4家设计公司，总销售收入为54.70亿美元，占十大公司总销售额的21.7%。

2020年，英特尔继续领跑全球半导体公司营收榜。凭借今年的营收，英特尔继续保持全球最大半导体供应商的地位，半导体营收达70.244亿美元，同比增长3.7%。这主要得益于其核心客户端和服务器CPU业务的增长。在2020年全球十大半导体公司中，联发科的营收同比增长幅度最大，其次是英伟达和高通。德州仪器是唯一一家营收下滑的公司。

今年，从全球半导体研发支出来看，排名前十的半导体公司的研发投入增长了11%，总额达到43.5亿美元，占行业总额的64%。这表明，市场领先企业的集中度进一步提高，市场竞争更加激烈。

2020年下半年，全球半导体领域共发生5起大型并购案和10余起小型并购案，总金额达创纪录的1180亿美元。2020年由此成为半导体并购史上交易额最高的一年。然而，上述并购案尚未完成全部交易和审批流程。全球半导体行业并购数量的激增主要源于各领域巨头厂商之间强大的联盟关系。

此前，模拟芯片制造商ADI宣布将以210亿美元收购模拟信号/混合芯片公司Maxim Integrated Products；显卡巨头英伟达（Nvidia）于2020年9月宣布将以400亿美元收购处理器架构协议供应商Arm。此前，Arm由日本软银控股。此外，美国英特尔宣布将以90亿美元的价格将其在中国运营的NAND闪存业务和300毫米晶圆厂出售给韩国SK海力士；美国AMD于2020年10月29日宣布将以约350亿美元收购FPGA供应商赛灵思（Xilinx），该交易预计将于2021年底完成；同日，Marvell Electronics宣布将以100亿美元的现金加股票收购硅谷集成电路供应商Inphi。该交易也将在2021年下半年完成。上述交易尚未完成，仍在接受相关监管机构的审查。

后摩尔时代的颠覆性技术

异构集成是后摩尔时代的一种典型发展技术，主要应用于封装领域。如果需求满足，芯片组技术可以快速有效地实现芯片功能。该技术还具有设计难度低、制造方便、成本低等优点。

这一方向使得芯片研发不再盲目追求降低功耗和提升性能，而是更加务实地满足市场需求。许多公司都制定了“核心粒子”计划。例如，英特尔推出了可对逻辑芯片和存储芯片进行3D封装的Foveros技术；台积电推出了可实现晶圆间键合的多芯片堆叠SOIC技术。同时，这项技术也是后摩尔时代中国半导体产业的关键发展技术。

RISC-V架构的MCU将改变MCU市场格局。RISC-V基于标准的宽松BSD许可，允许用户自由地使用其设计的CPU，开发并添加自定义扩展指令集，并可选择公开发布、商业销售、替代其他许可协议，或完全闭源使用。RISC-V目前最适合AIoT应用，有望与ARM架构处理器展开竞争，并在中国形成RISC-V生态系统，而MCU是RISC-V的最佳应用领域之一。凭借开源、低功耗和低成本的优势，RISC-V架构的MCU将对ARM架构的MCU产生影响，并为市场带来新的变革。

光子芯片或将成为芯片发展的新方向。光子芯片是指利用光信号进行数据采集、传输、计算、存储和显示的芯片。目前，光子芯片主要应用于光通信领域，尤其是在数据中心基础设施建设的推动下。硅光子技术将光学元件集成到硅芯片上，充分利用了CMOS器件低成本、可扩展以及易于制造和组装等优势。与电子驱动的集成电路相比，光子芯片具有超高速和超低功耗的特点。理论上，光子芯片的尺寸可以进行调制，并且光的特性本身就非常适合线性计算，包括高密度并行计算。随着人工智能的快速发展，光子芯片的矩阵乘法效率有望比现有电子芯片提升数百倍甚至数千倍，这吸引了学术界和产业界竞相探索光子计算带来的机遇。

受“碳中和”趋势的影响，能够提升能源转换效率的第三代半导体产业正在加速发展。随着新冠肺炎疫情影响的逐渐减弱，逆变器、变频器等工业能源转换元件以及通信基站等设备的需求也趋于稳定。随着特斯拉Model 3电动汽车逆变器逐步转向碳化硅（SiC）元件制造工艺，第三代半导体在汽车市场也逐渐受到更多关注。

以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体具有耐高温、耐高压、高频和高功率等优点。与硅器件相比，它们可以降低50%以上的能量损耗，并缩小设备体积75%以上。它们是节能减排、实现“碳中和”目标的重要发展方向。目前，第三代半导体的应用范围已扩展到数据中心、新能源汽车等诸多关键领域。整个第三代半导体产业正在蓬勃发展，有望成为绿色经济的中流砥柱。

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