回望逝去的2020年，疫情籠罩下的世界充滿了「意外」。這一年里，我們邂逅了許多只黑天鵝，也無數次見證歷史。疫情對全球半導體產業影響頗大，從停工停產到復工復產，從芯片需求暴漲到缺貨漲價，從「實體清單」卡脖子到「并購潮」……這一年注定會載入史冊。站在2021新年之初，讓我們一起用10個關鍵詞，來總結下2020年半導體產業都有怎樣的「打開方式」？

缺貨漲價

「缺貨」、「漲價」成為了2020年下半年電子產業人士最為關注的話題之一。由晶圓產能緊張引發的蝴蝶效應，半導體晶圓、材料、芯片、封裝、測試各環節均有廠商宣布產品漲價，漲價通知接踵而至。

據業內分析認為，半導體產業鏈整體漲價源頭來自晶圓產業，其中尤以8英寸晶圓為主。當前市面上8英寸晶圓供不應求，需求暴增，主要受年初疫情影響，遠程辦公、遠程教育等生活模式的興起，促進了移動顯示設備的火爆，筆記本、平板電腦所需的8英寸晶圓訂單加劇，產能嚴重不足。而美國政府近來加強對中芯國際出口管制，無疑會讓本就緊張的全球晶圓代工產能進一步承壓。

半導體材料方面，移動設備的興起導致面板行業產能需求旺盛，三星、LGD等大廠供不應求，靶材產能也十分緊缺。雖然ITO靶材的物料成本并沒有增長，但人工及運營成本都在增加，面板廠追加的訂單已經有漲價的趨勢；此外PCB線路板的核心材料覆銅板也于近期出現提價趨勢，已經是2020年第三次漲價，無外乎兩個原因，一是覆銅板主要生產國受疫情影響嚴重，二是下游需求端暴增帶動了覆銅板的漲價；同樣，硅料、硅片等材料也呈現持續漲價之勢。

芯片方面，恩智浦（NXP）、瑞薩電子（Renesas Electronics），意法半導體等知名企業廠商陸續發布調價函，盛群（合泰）、凌通、松翰、閎康、新唐五大臺灣MCU廠亦同步傳出調高產品報價的消息，部分品項漲幅超10％，交期甚至拉長至10個月。同樣，封測市場也沒有「逃脫」漲價狂潮，日月光、頎邦、南茂、華泰、菱生、超豐等封測廠產能滿載年底前難以緩解，封裝產能吃緊情況至少會延續到明年年中，明年第一季全面漲價5～10％勢在必行。

整個行業缺貨漲價背后反映的是全球電子產業一體化的現狀，「牽一發而動全身」無疑是對當前半導體產業最真實的寫照。上游晶圓產能不足問題或將持續到明年年中才有可能得到緩解，其同步影響的材料、封測及終端芯片產品等一時間也絕對不會停下漲價的腳步，目前只剩下終端消費產品所受的影響微乎其微。就目前情況來看，國內芯片廠商在這幾年發展正旺，產品與國際一線大廠之間距離也逐漸拉近，進口半導體產品漲價難買情況下，或許可以給國內廠商更多的機會。

并購潮

2020年，全球肆虐的新冠疫情對半導體產業的生產制造造成了一定影響，但是半導體市場的繁榮以及對半導體行業長期前景的看好，仍有大量資本運轉于其中。

2020年堪稱半導體并購大年，回顧各方并購案例，各家芯片廠商試圖以并購這種方式獲得更先進的技術，或者是借機掌握更大的市場份額，已經成為非常普遍的現象。

簡單回顧下2020年幾起知名的并購案，ADI 209．1億美元收購Maxim，緊追頭號霸主TI；英偉達 400億美元收購ARM，未來或許能有與英特爾「叫板」的實力；AMD 350億美元收購賽靈思，步步「緊逼」英特爾；SK海力士 90億美元收購英特爾NAND業務……

不難發現，不管是收購方還是標的方，都是在某一特定領域極為拔尖的企業。眾所周知，半導體產業具有極高的國家戰略性價值，重要性不言而喻。從技術層面看，摩爾定律發展放緩，各家企業在面臨技術壓力劇增的同時，將目光投向了并購這種進一步壯大自身實力的方式。借助并購，企業可以輕易踏過半導體產業的高門檻，在新的領域占有一定市場份額。

另外一方面，席卷全球的新冠肺炎疫情對全球經濟造成嚴重影響，但半導體產業卻成為疫情之下少數呈現逆勢增長的行業，資本方也助推有實力的芯片巨頭加快新業務板塊擴張的步伐。同時，巨頭們也都試圖打造多樣化的產品組合，瞄準了高性能計算、邊緣計算以及數據中心這一行業新增長點。

并購潮同樣影響著國內企業，隨著2018年中美貿易摩擦加劇，美國對中國實行了日益嚴苛的技術禁令，使得中國企業難以再到海外市場展開相關產業并購等操作，由此所帶來的挑戰遠大于利好。如果國內半導體企業沒有參與權，而海外巨頭卻能一口一口吞下諸多小而美的半導體企業，然后再通過多元化的產品組合打入中國市場，將對我國的「國產替代」造成更嚴重的沖擊。

2nm

先進的制造工藝可以使CPU與GPU內部集成更多的晶體管，使處理器具有更多的功能以及更高的性能；更先進的制造工藝會減少處理器的散熱設計功耗（TDP），從而解決處理器頻率提升的障礙；更先進的制造工藝還可以使處理器的核心面積進一步減小，也就是說在相同面積的晶圓上可以制造出更多的CPU與GPU產品，直接降低了CPU與GPU的產品成本，從而最終會降低CPU與GPU的銷售價格使廣大消費者得利。

廣大芯片廠商也深刻認識到這一點，因此大家都在努力沖擊著芯片工藝的極限。來到2020年，5nm工藝已經進入量產，最先進的工藝制程研發已經來到2nm節點。目前，臺積電在這條道路上展現了自己最為高超的技巧。

圖片源自OFweek維科網

在3nm工藝節點上，臺積電仍舊選用了成熟的鰭式場效應晶體管技術（FinFET），但是來到2nm關口，臺積電將會用上環繞柵極晶體管技術（GAA）。原因是因為5nm之后的工藝節點柵線之間間距的減小，再想像以往一樣在一個單元內填充多個鰭線已不現實，同時柵線間距的減小還會導致FinFET的靜電問題急速加劇并直接制約晶體管性能的提升，此外FinFET的出現雖然突破了平面晶體管的短溝道效應限制讓電壓得以降低，但是還不夠，在理想情況下溝道應該被柵極完全包圍。因此，在5nm之后，業界迫切需要一個新的結構來替代鰭式晶體管結構，這就帶來了全環繞柵極晶體管，也就是我們所說的GAA。

無疑，2nm已成為目前已知芯片工藝能達到的極限所在，不僅僅是臺積電在追趕這項技術。近日，歐盟委員會召開歐盟17國家電信部長視頻會議，共同簽署了《歐洲處理器和半導體科技計劃聯合聲明》，并宣布將在未來2－3年內投入1450億歐元（約合人民幣1．2萬億元）的資金，以推動歐盟各國聯合研究及投資先進處理器以及2nm先進工藝制造上進行追趕。

同樣，中國半導體也在加速擺脫對美依賴。中科院已經研發出了新型垂直納米環柵晶體管，并被視為2nm及以下工藝的主要技術候選。這意味著，等該項技術成熟之后，國產2nm芯片有望成功破冰。因為這一技術可比之前三星所發布的3nm工藝需要采用的GAA環繞柵極晶體管性能更強、功耗更低！但遺憾的是，中科院研發的2nm芯片并不能投入量產，更不能用于手機等智能設備。其原因是我國并沒有能夠大量生產這種芯片的設備，尤其是光刻機。

政策扶持

作為高端制造領域的「皇冠明珠」，國民經濟和社會發展的戰略基石，集成電路產業的發展一直備受關注。隨著新一輪科技革命與產業變革的推進，我國集成電路產業發展勢頭更趨積極，市場規模進一步擴張，產業鏈企業逐步發展壯大。

國內集成電路產業的發展離不開政策扶持和幫助，不管是從國際競爭的角度考慮，還是為了盡快從疫情中復蘇，通過政策手段支撐集成電路產業穩步發展至關重要。

2020年以來，國內多條與集成電路產業相關的政策出臺。具體來看，2020年3月，工信部、發改委、財政部、稅務總局四部門聯合發布通知，為深入推進行政審批制度改革，決定廢止《集成電路設計企業認定管理辦法》。

廢止《集成電路設計企業認定管理辦法》將為集成電路設計企業帶來直接利好，國內集成電路企業股票齊齊飄紅，顯示出資本市場對于這一決定的熱烈歡迎；同期出臺的《加強「從0到1」基礎研究工作方案》則有望為我國集成電路基礎理論研究和核心技術突破帶來巨大助力；8月4日，國務院公開發布《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》中，公布了針對集成電路產業和軟件產業發展環境的系列優化措施及相應政策，重點包括新出臺政策重點包括八大方向，分別為：一、財稅政策；二、投融資政策；三、研究開發政策；四、進出口政策；五、人才政策；六、知識產權政策；七、市場應用政策；八、國際合作政策。其中，財稅等方面的規定或將為半導體行業帶來一些顯著的利好，甚至在這個中美貿易戰持續、脫鉤風險亦不可忽視的大危機背景下，催生出難得的產業大機遇。

在教育方面，2020年，國務院學位委員會會議投票通過集成電路專業將作為一級學科，并將從電子科學與技術一級學科中獨立出來的提案。集成電路專業擬設于新設的交叉學科門類下，待國務院批準后，將與交叉學科門類一起公布。這意味著，集成電路將成為未來國內電子專業選擇的一大重點方向，對于高校來說，這更加充分的把集成電路方面的人才資源進行了聚合，具有重大意義。

此外，集成電路產業發展對于資金的需求十分驚人。為了滿足國內集成電路產業發展的資金需要，國家成立了集成電路產業基金二期，有望帶動7000億元－9000億元資金投入集成電路產業。在各項政策加速落地、資金保障逐步到位的情況下，我國集成電路產業的發展或將迎來新一輪爆發。

GaN

說起2020年電子產品圈的熱詞，「氮化鎵（GaN）快充」必有一席之地。GaN為什么突然大火，還要歸功于小米10發布會上雷軍對65W小米GaN充電器的大肆夸贊，新品火起來的同時，還引起投資人對于第三代半導體的廣泛關注。

隨著消費電子產品、電動車、家用電器等產品更新換代，產品的性能也越來越受重視，尤其是在功率設計方面。如何提升電源轉換能效，提高功率密度水平，延長電池續航時間，成為了新一代電子產品面臨的最大挑戰。在這樣的背景下，一種新型的功率半導體——氮化鎵（GaN）的出現，或許會成為未來電子產業的「香餑餑」。

半導體材料發展已經來到了第三代，第三代半導體材料主要以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶半導體材料。在應用方面，根據第三代半導體的發展情況，其主要應用為半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他4個領域。而GaN并不存在于自然界，只能在實驗室中制成。

與SiC產業鏈類似，GaN產業鏈可依次分為GaN襯底→GaN外延→器件設計→器件制造。從國內外GaN產業發展來看，美國、日本成為GaN產業發展的佼佼者，中國企業入局者則為數不多。

快充產品、5G射頻、電動汽車、光伏等功率半導體、照明成為了GaN的主要應用領域。相比于Si等材料，GaN更節能、更快，具備更好的恢復特性，但是仍然談不上徹底取代。由于若干原因，GaN并不常用于晶體管中，因為GaN器件通常是耗盡型器件，當柵極－源極電壓為零時它們會產生導通，這是一個問題。

其次，GaN器件極性太大，難以通過高摻雜來獲得較好的金屬－半導體的歐姆接觸，這是GaN器件制造中的一個難題，現在最好的解決辦法就是采用異質結，首先讓禁帶寬度逐漸過渡到較小一些，然后再采用高摻雜來實現歐姆接觸，但這種工藝很復雜。

歐美等國家正在持續加大第三代半導體領域研發支持力度，以GaN、SiC為首的第三代半導體材料被廣泛應用，是半導體以及下游電力電子、通訊等行業新一輪變革的突破口。近年來，國內第三代半導體產業穩步發展，但在材料指標、器件性能等方面與國外先進水平仍存在一定差距，第三代半導體產業本土化、高端化的需求依然緊迫。

資料源自OFweek、東吳證券研究所

晶圓代工

自半導體產業誕生以來，就不斷分化出越來越龐雜、廣大、繁榮的產業生態。

而近年來，這個過程中一個顯著的影響就是：晶圓代工廠變得越發重要。

數據也體現了這個細分環節的繼續高速成長：據TrendForce旗下半導體研究處報告（以下簡稱「報告」），2020年疫情導致眾多產業受到沖擊，然受惠于遠距辦公與教學的新生活常態，加上5G 智能手機滲透率提升，以及相關基礎建設需求強勁的帶動，全球半導體產業逆勢上揚，預估2020年全球晶圓代工產值年成長將高達23.8%，突破近十年高峰。但即便是如此高的成長，也還是不夠填平芯片生產的需求。

報告指出，從接單情況看，半導體代工產能的吃緊預估將至少延續到2021年上半年，10nm以下先進制程工藝方面，臺積電與三星現階段產能都在近乎滿載的水準。2021、2022年，將陸續有4 / 3nm制程問世，ASML的EUV設備更成為各家晶圓廠亟欲爭奪的稀缺資源。

內容來自TrendForce相關報告

據TrendForce報告2020年8月的報告預測，當年前三季度晶圓代工領域的前十位營收排名將會如上所示，1、臺積電；2、三星；3、格芯；4、聯電；5、中芯國際；6、高塔半導體；7、力積電；8、世界先進；9、華虹半導體；10、東部高科。

總體來說，臺灣企業明顯領先，韓國其次，美國企業憑借深厚其國內深厚的產業積累，依然保有重要行業地位，中國則是這個領域不可小覷的新興勢力。

還有一個值得特別注意的是，隨著中美貿易戰、科技戰的推進，關于晶圓代工產業重要性、技術能力的話題也受到越來越多的討論。特朗普政府對以華為、中芯國際為代表的中國高科技產業廣泛的「實體清單」政策，更是助長了這方面話題的關注度。

量子計算

2019年，Google懸鈴木實現量子優越性的消息引發了一輪較為廣泛的「量子計算」熱議。

進入2020年，在中國，這一消息更是將這一晦澀的概念在廣泛的范圍內得以傳播：中科大潘建偉團隊成功構建76個光子的量子計算原型機「九章」，200秒求解數學算法高斯玻色取樣，使中國成為全球第二個實現「量子優越性」的國家。

與《九章》相關的研究成果，在線發表在了國際學術期刊《科學》(Science)網站上，截圖自Science網站

當然，在「量子計算」領域做研究的團隊、機構遠不只這兩家，英特爾、IBM、微軟等企業，或者日本、歐洲、臺灣等地區也都在這個領域里投入可觀資源。

然而，現階段，實現量子計算至少有兩個要面對重要問題：1、苛刻條件，2、有限的應用領域。

苛刻條件方面，最典型的就是對走近絕對零度的極低溫環境需求，而為了實現、維持這種環境，需要耗費大量資源。

有限的應用領域方面，據維基百科詞條給出的概念，量子計算機是一種使用量子邏輯進行通用計算的設備。不同于傳統的電子計算機，量子計算用來存儲數據的對象是量子比特，它使用量子算法來進行數據操作。量子計算機在輿論中有時被過度渲染成無所不能或速度快數億倍等，其實這種計算機是否強大極度看問題而定，若該問題已經有提出速算的量子算法只是困于傳統計算機無法執行，那量子計算機確實能達到未有的高速，若是沒有發明算法的問題則量子計算機表現與傳統無異甚至更差。

也是基于這方面的原因，「九章」問世后，這一獲得大量盛譽的成就，就引來了大量質疑。

在此，引用臺灣的「微系統暨奈米科技協會」的專業解釋來說明一下：「九章」所使用到的「玻色子取樣機」并不同于量子比特計算機，雖能提供通往高速量子計算的捷徑，但該取樣機僅執行1種固定任務，它是由分光鏡組成的網絡，能將抵達平行輸入埠的一組光子轉換成由平行輸出埠離開的第二組光子，玻色子取樣便是用來計算光子輸入輸出組態之間對應的概率。「玻色子取樣機」是2011年麻省理工學院的斯科特·阿倫森和亞歷克斯·阿基波夫（Alex Arkhipov）所提出的裝置，能提供通往高速量子計算的「捷徑」。玻色子取樣是一種替代方案，并不是通用的量子計算。

毫無疑問，量子計算方面的研究將繼續被推動，而同樣，關于它的爭議與祛魅，也將長期存在下去。

卡脖子

雖然長期以來習慣于喊「獨立自主」口號的中國人，一直在盤算著各種中國無法充分自主供應的技術、資源。但大概也是從華為被美國特朗普政府「實體清單」限制開始，這個概念的熱度提升變得快了很多。

中美兩大經濟體之間的技術戰、科技戰背景下，包括半導體產業在內的大量行業領域被指出存在「卡脖子」問題。

大飛機，其實也是一個深度依賴外部技術的領域，圖片來自OFweek維科網

國內的《科技日報》就總結過「35項卡脖子的關鍵技術」和「60余項中國尚未掌控的核心技術」。

「35項卡脖子的關鍵技術」包括：光刻機、芯片、操作系統、航空發動機短艙、觸覺傳感器、真空蒸鍍機、手機射頻器件、iCLIP技術、重型燃氣輪機、激光雷達、適航標準、高端電容電阻、核心工業軟件、ITO耙材、核心算法、航空鋼材、銑刀、高端軸承鋼、高壓柱塞泵、航空設計軟件、光刻膠、高壓共軌系統、透射式電鏡、掘進機主軸承、微球、水下連接器、燃料電池關鍵材料、高端焊接電源、鋰電池隔膜、醫學影像設備元器件、超精密拋光工藝、環氧樹脂、高強度不銹鋼、數據庫管理系統、掃描電鏡。

「60余項中國尚未掌控的核心技術」包括：半導體加工設備/半導體材、超高精度機床、工業機器人、頂尖精密儀器、工程器械、軸承、炭纖維、光學、發電用燃氣機輪、脫銷催化裝置、垃圾焚燒設備、PP PE大型擠壓造粒機、工業水泵、企業級掃描儀、血液診斷設備、全球氧化鋅避雷器、光伏逆變器、HFC-23分解回收裝置、海外淡化，廢水利用、建筑設計、加氫反應器、粉體加工機、核心卷繞設備皮帶張緊機、味之素、焦炭生成器、動力總成精密測試設備、特殊類鋼材、全成型電腦橫機、熱轉化處理領域、證件制造設備、液壓式伺服沖壓機、電波暗室、高端光纜、SDN-軟件定義網絡、物聯網安全解決方案、全站儀、化妝品、樂器、電池、海底電纜、超級計算機、cpu/gpu異構式超算系統、光纖傳輸、量子計算、量子通信、激光光量子計算機的電路板、矢量超級計算機、電腦多頭秤、三維圖形轉換軟件、復合材料熱壓燒結爐、GPS精度、太陽帆飛船、引力波望遠鏡、X射線自由電子激光(XFEL)研究設備、超冷中子源生成設施、高速離子作為慣性約束核聚變加熱介質的愿望變為現實、激光、除甲烷水合物外另一種可燃冰、通訊測量設備、移動設備用鋰電池不銹鋼外殼、輪轉印刷、稀土。

可以看出，無論是「35項卡脖子關鍵技術」還是「60余項中國尚未掌控的核心技術」，都有大量和半導體產業密切相關。

事實上，半導體產業自誕生以來，之所以能不斷分化出如此龐雜、廣大而繁榮的產業生態，與全球各國人才、資源、市場的多方面因素都密切相關。如今，中國要以一國之力自力更生，掌控所有這些產業環節而不被境外卡脖子，其難度之大，其實不難想象……

內循環

其實，從本次OFweek維科網盤點的10個關鍵詞就可以看出，中國半導體產業的發展已深深被國際政治大環境——尤其是中美關系——所影響。

如前所述，半導體產業如今已是非常龐雜、廣大而繁榮的一個巨大產業，它涉及大量細分而少有從業企業/人員的領域。而每一個細分領域，其所涉及的專業技術，往往都是「外人」所難以充分掌握和取代的?！父粜腥绺羯健沟牡览?，在這里體現得更加淋漓盡致。

一個典型典型例子就是超純水，半導體產業的一些生產環節，在生產過程中都需要用到純度極高的水，作沖洗等用途。而雖然普通純凈水的生產不管是原理還是過程都很容易實現，但極高純度的水，生產起來就會出現大量非常難以克服的困難。也因此，這個領域也被少數幾家外企所把控。

其實很多人都知道，全球化時代，更好地分工合作、將專業的事交給專業的人來做，才是經濟效率更高的選擇。然而，在如今的全球政治、經濟大環境下，中國被迫提出包括「內循環」在內的「國內國際雙循環」政策，也是現有環境下，基于一些問題難以解決的基礎，不得不采取的應對策略。

對于半導體產業而言，如何解決一些關鍵領域的「卡脖子」困境，實現獨立自主的「內循環」，是國內所有半導體產業從業者和政策制定者需要共同努力解決的難題。

當然，就一些局部產業鏈來說，對外依賴的程度也可能沒有那么嚴重。

例如在物聯網芯片方面，對工藝要求其實并不高，大部分物聯網芯片生產所需的工藝技術指標，國內相關企業其實已經可以覆蓋了，而相對不那么尖端、關鍵的技術、材料、零部件供應，除非極端對立情況出現，否則也不會輕易被切斷。

光刻機

光刻機應該算是半導體產業最被公眾所熟知的生產設備了。

最受關注的光刻機也是技術最先進的EUV光刻機，也就是極紫外光光刻機?，F階段，它被用來生產7nm和5nm制程工藝的芯片。全球EUV光刻機的出貨都由荷蘭ASML一家企業所掌握，而受限于供應鏈中的提供、零部件等供應問題，ASML對外銷售EUV光刻機的決定也很大程度上受美國政府的管控。

EUV是業界最頂尖的光刻機，自上市銷售以來長期供不應求。

2020年10月，ASML發布了其當年第三季度財報。財報顯示，其當季合并營收達到了40億歐元，稅后凈利為11億歐元，三季度新增訂單達到29億歐元，環比成長超1．6倍，其中包括四臺EUV光刻機新訂單。ASML預期2021年EUV產能可提升至45～50臺，但即便達到這個水平也還是無法完全滿足市場需求。

如今，臺積電、三星、SK海力士等半導體大廠都已開始量產EUV工藝產品，可以想見，供應鏈對于EUV產品的需求只會讓它更加短缺。

到目前為止，受《瓦森納協定》限制，整個中國大陸還沒有哪怕一臺EUV光刻機，中芯國際2018年向ASML訂購的一臺也遲遲無法接收到位用于生產。

中國大陸市場對于EUV光刻機的渴望還催生出一些不必要的誤會。2020年8月下旬，轟動業界的弘芯半導體爆雷事件，就附帶著一個關于EUV光刻機的傳言。傳言稱弘芯半導體擁有全中國大陸唯一一臺能生產7nm制程工藝芯片的光刻機（這也被業界自動聯想為EUV光刻機），但弘芯半導體因為資金緊張而在尚未開始生產的情況下就將其抵押出去了。這臺光刻機后來被證實并非EUV光刻機，而是DUV（深紫外光）光刻機。

ASML生產的某一型號DUV光刻機

當然，業界不常討論的是，非頂尖光刻機受到的限制其實并沒有這么高，如中芯國際就有如弘芯半導體抵押出去的那種DUV光刻機用于芯片生產。此外，由上海微電子研發制造的、可用于28nm芯片生產的國產光刻機，據媒體報道稱，也將于2021年向國內企業交付。

如果上海微電子的光刻機能如期交付企業用于生產，至少對于國內廠商而言，多了一個難得的基礎保障。