世界半导体贸易统计组织（WSTS）最新发表的2020年第3季全球半导体市场报告，预估2020年全球半导体市场将比前一年增长5.1%，2021年将加速增长8.4%。这2个数字是经过修正的结果，原本WSTS预计到2020年增加3.3%，到2021年增加6.2%(图一)。
报告指出，相对于全球其他产业，半导体市场呈现出逆势成长，归因于5G智能手机带动市场需求增加。另一方面，由于人们生活方式出现了形态上的改变，例如远距办公和线上课程的趋势激增，这使得包括PC、数据中心相关设备等，因为「宅消费」突然变成庞大的商机。
按产品领域来看，预测2020年全球分立元件(Discrete component)市场，将下降1.2%至236亿美元，2021年则将成长7.2%，而光电子也预估会下降2.6%至405亿美元，不过到了2021年将会反转成长到10.2%。
此外，2020年大部分领域的元件市场都呈成长态势，包括感测器预计将增长7.4%，2021年持续保持成长，达到7.8%。数字IC部分，2020年整体预计增长6.4%，达到3546亿美元(储存元件：12.2%、逻辑元件：6.5%、微控制器：2.0%等)，2021年将成长8.3%。整体半导体市场规模将达到1亿美元。
另外，根据IC Insights最新的市场分析，在20个主要产品类别中，只有光电元件(optoelectronics)、感测器/致动器(sensors/actuators)、分立元件(discretes)这三种器件能够在2020年出现销售额成长的机会。
具体来说，雷射发送模组(Laser Transmitter)的销售额将比2019年增长6%，整体的影像感测器(CMOS Sensor和CCD)也将成长0.5%(如果CMOS Sensor单一市场规模的话，则成长0.9%)，致动器(Actuators)也会有1.4%的成长幅度。这三类半导体元件的市场规模有望在2020年达到历史新高。IC Insights还预测，2021年20种主要OSD产品类别的销售额都将出现增长，其中7种产品将创下历史新高(图一)。
图一: 2020主要电子产品类别规模预估?（source：IC Insights；CTMES整理）
美国对华为的禁令带来供需区块移动
美国政府对于华为的禁令，不仅对华为手机业务带来致命的打击，更为全球半导体市场造成了市场板块的迁移。
全球半导体出货量在2020年9月为418.4亿美元。与2019年同期相比，美洲市场的销售规模增长了21.3%。相信这是因为与远距办公、数据中心相关的投资仍持续大规模进行中。亚太地区（包括中国）在2020年9月的销售额比去年同期成长了8.5%，这和8月份的2~3%的成长率相较有显著的回升，相信这样的成长是因为美国政府对于华为的禁令生效后，整个西方半导体制造商对华为的出口全部中止，在此之前，华为为求自保所出现扫货式的采购所造成的。
美国新总统如何应对中美之间的摩擦也将影响半导体资本投资，但到目前为止的观察，应该不太可能出现重大性的负面影响。
从全球半导体出货长期趋势的移动平均数可以看出，市场的趋势正从复苏走向重新成长。全球最大的半导体代工制造商台积电，因为受到华为疯狂式下单，以及竞争智能手机业者的采购影响，9月份的月销售额创下历史新高，同比增长24.9%，而到了10月份的销售额就呈现下降，即使是这样还是比2019年成长了12.5%。10月之后，而因为华为与其他智能型手机对于芯片代工需求的消长，并没有让台积电损失营业额，反而因为其他智能手机业者增加产量，而向台积电下单的现象一直持续到2020年第四季。因此，从台积电的销售趋势来看，先进逻辑半导体的出货量正呈现稳步成长。
图二: 世界半导体出货量（3个月移动平均值；单位：千美元）（source：SIA；CTMES整理）
另外，面对IT市场发展结构改变的趋势，除了先进逻辑半导体之外，通用半导体也可以感受到正快速的成长中，这与全球经济的复苏的情况相当吻合。
展望半导体元件市场的未来，如果新疫苗能克服新的COVID-19，大多数的市调机构都相信，预计2021年之后半导体市场将以更快的速度增长(图三)。
图三: 世界半导体出货量（单月，单位：百万美元）（source：WSTS、CTMES整理）
虽然需要时间来克服COVID-19带来的影响，不过，IT产业仍高度的期待，可以透过采用高效能半导体而开发出来的新应用，达到稳定地扩大经济来抵销COVID-19的影响，让市场的活力能够持续维持。
例如，在美国正形成一种「线上经济」的产业模式，让脑力工作者能够利用远距机制来工作，这将正式成为推动美国2021年后经济复苏的动力。就像GAFAM（Google、Amazon、Facebook、Apple、Microsoft）已经积极的构建此一架构。
对于半导体市场的成长助力方面，具体而言，就是为了完全满足远距工作效能需求，而对于高效能个人电脑、资料处理伺服器、5G智能型手机、高效能逻辑半导体(CPU、GPU等)和大容量半导体记忆元件等强烈的需求。
2020年记忆体市场持续下滑
从2020年初以来，DRAM和NAND快闪记忆体的合约价格持续下降，这也反映了华为在7~9月期间的大量采购所带来的影响，以及竞争对手对华为智能手机市场占有将下滑的预期下，增加了智能手机产量的采购。
自9月15日以来，应用于智能手机产量的各种半导体采购虽然仍在继续，但华为的抢购已经停止的情况下，目前DRAM和NAND的合约价格可能会继续下降。未来的关键点在于，由于5G智能手机、高性能PC、资料中心伺服器和新型游戏机的可能有机会增产下，需要大容量高速记忆体，和高速SSD来满足高性能CPU和GPU的需求，这时DRAM和NAND的供需或许会得到改善，但这个临界点可能会落在2021年。
2021年预估半导体产业的资本支出将继续增加
2020年10月日本半导体制造设备的销售额比2019年成长0.9%，但比9月份下降6.9%。可以发现，从2019年开始到9月份，日本半导体制造设备的销售额的两位数成长趋势已经停止，可能是由于9月之前对中国的销售停滞。另一方面，10月北美销量虽然也较9月减少3.7%，但继续稳步增长，比2019年成长26.9%。
展望未来半导体资本支出，由于台积电、三星对于逻辑芯片生产设备，和三星的NAND生产设备投资等的大规模投资来看，可以确定2020年的半导体资本投资会比2019年成长许多。
另一方面，英特尔将2020年的资本支出从170亿美元减少至144.145亿美元，并且把大部分NAND业务出售给SK海力士，更将7nm生产线的建设时间推迟两年。因此可以判断，英特尔目前可能会专注于开发10nm生产线(图四)。
图四: 主要半导体制造商的资本投资?（source：乐天证券；CTMES整理）
2021年将在记忆体的逻辑芯片上进行大量投资
从目前的市场趋势来看，很难预测2021年的DRAM和NAND都会恢复向过往一样大规模的投资幅度，但考虑到智能手机和高性能PC中主记忆体(DRAM)的容量和速度不断增加，以及SSD储存也逐渐成为主流。另一方面，资料中心和伺服器中DRAM的容量和速度，以及采用SSD作为主记忆单元的设备数量也不断提升，因此相信2021年及以后DRAM和NAND的需求将继续增长是必然的。
此外，预计2021年逻辑芯片设备的投资将比2020年更加活跃。具体而言，10nm、7nm、5nm的生产线设备将会有大幅度的成长，以及对于3nm研发投资也可以被期待，尤其是试产规模的资本投资。
首先，预计是英特尔对于逻辑芯片的投资增加部分应该是，应用于PC和伺服器CPU的10nm生产设备（顺便说一下，英特尔的10nm技术能力相当于7nm）。
台积电将会对PC和伺服器所需的CPU和GPU提升7nm的制程比例，以及新游戏机用CPU和GPU的生产（订单主要来自AMD和NVIDIA）。
可以发现到2021年前，几乎所有AMD的产品都采用台积电的先进制程，因此AMD未来18个月的转型预计将会为台积电贡献约10亿美元的营收。
根据市调机构的研究，预计在2022年至2023年期间，AMD在PC/伺服器的市场占有表现，将由英特尔手中抢下更多订单，使得本身的市占率将增加约40%，而这又将为台积电再增加10亿美元的销售额。
随着微软和索尼分别开始推出新的Xbox和PlayStation游戏机，因此AMD的游戏机用半导体芯片销售额，预计将在2020年下半年达到约10亿美元，2021年更成长到18亿美元。而这些芯片预计都预计采用台积电的7nm以下的制程技术。
图五: 主要晶圆厂的制程技术现况（source：IC Insights；CTMES整理）
此外，如果英特尔将其最先进的CPU的生产外包给代工厂的的话（台积电是最有可能的候选人），那么这个代工厂也需要在这方面进行相当程度的投资。
三星的投资增加主要用于5G智能手机芯片组的5nm生产线设备，但由于AMD最早在2021年，最晚在2022年也有望导入5nm的CPU和GPU市场，因此三星的这项投资也有可能是为AMD的订单预作准备。
目前台积电约有1/3的产能是10nm以下的制程，但随着5nm产量的增加，10nm以下的产能有望在2020年底接近50%。同时，台积电的竞争对手，除了三星之外，都还停留在10nm以上。例如第三大代工GLOBALFOUNDRIES早在2018年就决定放弃发展先进制程，持续专注于较旧的制程技术(图三)。
结语
从整个趋势来看，3nm的研发投资将在2021年开始，再加上以10nm、7nm、5nm的生产线设备投资规模，以及上述记忆体扩产投资，预计2021年半导体资本支出将超过2020年10 %以上。这包括了前段和后段制程中的所有设备和相关软硬体。
3nm制程能力是影响优势性的一个重要关键点，大多晶圆厂都把计划在2022年能全面投入量产。从经验来看，5nm似乎是先进制程中的一个大节点，但3nm对于产能的影响有多大，还有待观察。
不过，3nm有可能拥有与5nm相当的生产能力。如果从5G通讯用芯片组来看，7nm的接收和传送速率并不符规范要求，这可能是由于手机和基地台的性能问题，因此会全力朝向5nm芯片组加速发展。此外，需多手机业者希望能在2021年推出具有完整规格的5G智能手机，但这也需要3nm的制程技术才能提供接近规格的性能。此外，为了使用远距办公能执行更复杂、更专业的处理，PC可能不仅需要5nm，甚至还需要3nm的CPU和GPU。
