美中貿易戰與科技戰劇烈震盪之際，半導體產業無疑是兩國競爭的關鍵，包括半導體材料、晶圓代工、晶片設計等三大重點領域的2021 年發展趨勢觀察，都是廠商必須高度重視的焦點，台灣半導體產業如要維持現階段的競爭優勢，必須對這3 個領域有高度的掌握，創新先進產品或製程技術，讓台灣護國神山從一座台積電，變成多個廠商形成的護國群山。
新半導體材料
成國家科技產業競爭焦點
隨著第三代半導體材料的碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）等發展持續逐漸成熟，美中兩國在半導體材料的科技競爭上也同樣激烈，2020年中國大陸發布 2021~2025 年期間的「145 規畫」（第14 個5 年規畫），已將第三代半導體材料納入其中，以期實現產業獨立自主，不會受制於他國。
目前， 半導體材料技術以美國克里科技（CREE）、日本住友電氣工業領先市場，其中CREE 在2018 年起開始從LED 領域進行業務轉型，才著重發展第三代半導體碳化矽材料，可見第三代半導體材料還在起步階段，未來勢必成為美中角力重點。
相較於第一代半導體材料的矽（Si）與第二代半導體材料的砷化鎵（GaAs），SiC 與GaN具備尺寸小、效率高、散熱迅速的特性， 更適合5G 基地台、電動車充電樁等應用領域，2020 年也已經開始有商業化產品出現，2020 年SEMICON Taiwan 2020 國際半導體展之中的「化合物半導體創新應用館」裡，可見採用新世代化合物半導體材料的電動車與5G 應用，包括穩懋、漢磊、IQE 與漢威等廠商也都積極著墨化合物半導體材料技術。迎向2021 年，在各大廠商積極投入研發之下，相信新世代半導體材料的應用將更為普及。
「不同世代半導體各有其特性優勢與市場應用，其關連密不可分且不存在互相取代的問題。」穩懋半導體資深協理黃智文在「2020 TSIA IC 設計研討會—用第三代半導體材料實現下世代通訊射頻元件之展望論壇」發表演說時指出，穩懋基於長期在無線通訊領域累積的深厚製造與研發能力，在第三代半導體專注於射頻（RF）相關應用的技術開發，目前穩懋已發表完整的第三代半導體氮化鎵於射頻應用解決方案，並依其應用頻段與功率提出對應的氮化鎵積體電路製造技術。其中，NP45 為基於0.45 微米閘極之氮化鎵晶圓，其適用操作電壓為50V 之高功率相關應用，如4G、5G 通訊基礎設施與基地台等。此外，NP25 為0.25 微米閘極之氮化鎵晶圓，適用於操作電壓28V 之10GHz 雷達、衛星等相關應用。
NP15 則為基於0.15 微米閘極之氮化鎵晶圓，此技術可應用於20V 操作電壓之毫米波5G 巨量天線基地台、衛星通訊與雷達相關應用。
全球晶圓代工產能成稀缺資源
2020 年全球最大晶圓大工廠台積電股票翻倍成長，到了2021 年持續上攻，1 月突破新台幣600元新高，外資甚至一度喊出7字頭的高價。
台積電的股價攀升，道出2021 年晶圓代工需求持續看好，TrendForce 直言，2021 年全球晶圓代工產能將成稀缺資源。
TrendForce 旗下半導體研究處表示，2020年上半年全球半導體產業受惠於疫情導致的恐慌性備料，以及遠距辦公與教學的新生活常態，下半年則因華為禁令的提前拉貨，與5G 智慧型手機滲透率提升及相關基礎建設需求強勁，2020年全球晶圓代工產值將達846 億美元，年成長23.7％，成長幅度突破近十年高峰。
展望2021 年， 影響全球晶圓代工產能變化的一大變因為中芯（SMIC） 遭禁狀況。
TrendForce 指出，自2020 年9 月10 日中芯首次傳出可能被列入實體清單後，其主要美系客戶高通 (Qualcomm)、博通（Broadcom）即陸續規劃轉單，甚至包括中國大陸廠商兆易創新（GigaDevice）也已調整將主要生產交由華虹集團。而12 月18 日正式被美國商務部列入實體清單後，規定美系供應商都需申請許可才能對其出貨，其中，10nm（含）以下先進製程設備皆全面拒絕核發許可（presumption of denial）。目前中國大陸自產設備僅可提供最先進達90nm 產線，短期內欲達成半導體產線全自主化的可能性極低，中芯目前尚無10nm 以下產品進入量產，然往後製程研發及擴產皆會面臨更多阻礙。此外，目前最大隱憂在於設備耗材及化學原物料，雖然中芯正積極導入中國大陸自產設備及化學原物料，但導入情況仍未明朗。
整體而言，TrendForce 認為，當時序進入2021 下半年，即便疫情緩解，使電視、筆電等宅經濟需求產品發生零組件庫存修正的可能性依然存在，但在通訊世代交替下，5G、WiFi 6 等基礎建設佈局將持續發酵，加上5G 終端應用如智慧型手機滲透率提升等因素，都將持續推動晶圓代工廠產能利用率普遍落在90％上下，不至於出現稼動率大幅滑落的情況；此外，半年內中芯仍可仰賴現有原物料庫存維持正常營運，若禁令持續未解，原先於中芯生產的半導體零組件勢必得尋求其他晶圓廠的協助，恐將導致全球晶圓代工市況比現階段更加緊缺，引發更嚴峻的產能排擠效應。
車用晶片需求看漲
進一步觀察半導體晶片，2021 年車用晶片需求看漲，成為廠商高度矚目的重點領域。
TrendForce 旗下拓墣產業研究院表示，隨著全球消費市場需求逐漸回溫，預期2021 年全球汽車出貨量可望達8,350 萬輛，進而帶動車用半導體需求上揚，預估2021 年全球車用晶片產值將上看210 億美元，年成長為12.5％。
拓墣產業研究院分析師姚嘉洋指出，2020年車用晶片市場受到中美貿易摩擦與疫情夾擊，除了供給面自年初工廠陸續因疫情影響而導致停工，需求方面也因居家防疫等相關政策，連帶使民眾購買車輛的意願大幅降低，而供應鏈的斷鏈也使得國際車廠不得不延後新車發表上市時程，進而對車市造成明顯的衝擊。然而，即便汽車市況面臨嚴峻挑戰，但各大車用半導體業者仍積極開發並拓展車用晶片市場，其主因在於新開發的車用晶片的驗證時間較長，各車廠也分別有其認證規範需要滿足，若能提前布局便有機會進入2023 年後所發布的新款車輛的供應鏈。如恩智浦（NXP）已與台積電針對5nm 車用處理器上進行合作；意法半導體（ST）與博世（BOSCH）合作開發車用微控制器；英飛凌（Infineon）在完成對塞普拉斯（Cypress）的收購後，塞普拉斯在車用NOR Flash 與微控制器（MCU）強化了英飛凌在車用相關方案的完整度。
拓墣產業研究院分析， 車載資通訊、ADAS、自駕車與電動車已是汽車產業不可逆的發展趨勢，也是驅動車用半導體成長的重要關鍵，未來發展將取決於先進製程的導入速度與對車用功率半導體的產能掌握度。