全球因對5G手機、物聯網裝置、電動車與自駕車零件、工廠自動化與智慧家庭等需求提升，驅動全球半導體市場成長。此外，2020年疫情刺激了消費者對筆電、桌機與資料中心的需求，使得2020年市場持續成長。本文彙整與分析近期全球半導體產業之進展與各主要國家提出的半導體政策。

一、    全球半導體產業

半導體產業的發展已不再侷限於傳統電腦與智慧型手機，隨著新興技術的應用，工業與汽車產業對半導體產業的需求亦越來越高， 2020年全球半導體市場達4,404億美元。各產品與最終使用之市場占比如圖一，其中，多核心單晶片與AI加速器為邏輯IC在2020年收益大幅成長的主要原因，記憶體IC成長則來自於DRAM與快閃記憶體的消費量成長。

二、    影響半導體製造之新興技術
微影(Lithography)是半導體製造中相當重要的流程，透過利用光罩及光阻，將圖案轉移至晶圓表面，目前深紫外光微影(Deep Ultraviolet Lithography, DUV Lithography)和浸潤式微影(Immersion Lithography)是全球晶圓廠常見的技術，適用於40-108奈米(nm)製程技術節點，極紫外光微影(EUV Lithography)則是應用在40奈米以下的製程技術節點。

(一)    2018-2021年極紫外光微影專利分布
2018年-2021年極紫外光微影專利數量達1,279件，其中，美國專利數量最多，達726件，南韓與我國的極紫外光微影專利競爭相當激烈，中國大陸雖然專利數量不少，但在所需技術專利方面落後上述國家，各國專利分布如圖二。

(二)    極紫外光微影對於邏輯IC的7奈米製程相當重要
極紫外光微影利用波長為13.5奈米的紫外光，較深紫外光的193 奈米能提高晶圓在光罩時的精準度，ASML的EUV微影設備NXE:3600D能提供解析度達13奈米的0.33數值孔徑(numerical aperture)，2020年三星與台積電(TSMC)紛紛宣布將極紫外光微影導入5奈米製程。
因應電子產品微小化趨勢，而發展出鰭式場效電晶體(fin field effect transistors FinFET)，其替代了半導體場效電晶體(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)讓半導體產業得以進入7奈米以下製程。EUV的高解析度讓FinFET得以嵌入IC，且能讓電晶體尺寸達到90奈米，使更多電晶體能嵌入更小的晶片中。

(三)    微/奈米製造之微影技術
1.奈米轉印微影技術(Nanoimprint Lithography, NIL) ：可被用於細微加工製程，傳統微影是利用光源照射與光阻劑以繪製圖案，NIL則透過轉印奈米圖案至晶圓表面來繪製線路，不需要透過複雜的光學投影，除了可降低生產成本，且能精準轉印圖案以降低不良率並藉此提高產量。NIL目前已被應用在光學、生物晶片、擴增實境(AR)與3D NAND的快閃記憶體。生產NIL設備的公司不多，主要有：Electronic Visions Group (EVG)、SUSS MicroTec、Obducat與Canon。
2.電子束微影(Electron-Beam Lithography, EBL)：此技術可被用於開發10奈米技術節點的圖案，主要被用於小規模半導體製造與奈米等級圖案的原型(prototype)開發，利用集中電子束將圖案繪製在塗佈光阻劑的晶片，可繪製奈米等級的圖案，不過產量少。Electron Optics Laboratory (JEOL) Ltd的EBL設備已被用於生產手機、電腦與影像系統的大型積體電路(large-scale integrated circuits)晶片。

(四)    化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition, CVD )

化學氣相沉積為半導體製程中的重要技術，CVD通常是將兩種或兩種以上的氣態原物料導入到一個反應室內，使之產生化學反應，形成一種新的物料，沉積在晶圓表面形成薄膜，可用於製造IC和微機電系統(MEMS)的矽薄膜，如多晶矽、二氧化矽、化合物半導體(例如砷化鎵(gallium arsenide))和石墨烯都可利用CVD生成。近幾年半導體材料，尤其是氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC)快速發展，特別是在遠距通訊與高功率電子產品，未來5G電動車通訊等應用將更仰賴氮化鎵與碳化矽。
半導體製程中的CVD方式包含，有機金屬化學氣相沉積技術(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition, MOCVD)、原子層沉積技術(atomic layer deposition, ALD)、電漿輔助化學氣相沉積系統(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD )、分子束磊晶(molecular beam epitaxy, MBE)等。
1.有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)常被用於製造矽基氮化鎵、碳化矽，MOCVD對於雷射二極體(laser diodes)、電晶體、太陽能電池與LED的電子零件開發相當重要
2.原子層沉積(ALD)能在晶圓表面形成僅單原子厚度的薄膜，將材料一層一層沉積在晶圓表面，因市場對LED與微機電系統(MEMS)電子設備的需求，促進ALD技術發展。

三、    各國半導體政策

過去30年，美國在半導體收益約占全球市場收益的45%~50%，然而美國半導體產能卻從1990年占全球的37%，降至2020年的12%，同時期的亞太地區國家產能占比則逐漸上升，如我國半導體產能在2020年占全球22.2%、韓國占21.2%，次之為日本的16%與中國大陸的15.5%。因亞太地區在半導體生產效率改善，使得半導體製造相當仰賴亞洲國家，但近期因供應鏈瓶頸導致各國紛紛面臨晶片短缺問題。因此，歐洲與美國近期大舉提倡建立可靠與自足的半導體供應鏈，並提出相關政策與投資策略，如圖三。

四、    結論

(一)    對於更小裝置與數位轉型的需求，使得市場對半導體的需求逐漸提高，且無晶圓廠半導體公司(fabless)的商業模式已成為主流的商業模式，如格羅方德(Globalfoundries)及台積電，透過與全球半導體公司合作的方式開發晶片
(二)    人工智慧、先進記憶體、汽車、光學與通訊市場將加速半導體的製造技術的發展，這些應用短期內對於電子零件演進相當重要，此外，將AI應用於生產流程將能大幅改善晶片良率，而3D列印將可提高少量製造的生產效率。
(三)    極紫外光微影製程(EUV lithography)將是先進記憶體、處理器與系統單晶片的遊戲規則改變者(game changer)，三星與台積電皆已利用此技術生產記憶體與處理器的晶片。利用有機金屬化學氣相沉積技術(MOCVD)生成氮化鎵薄膜，則是製造顯示器、高功率電子零件與通訊設備的新興技術。
(四)    美國、歐洲與中國大陸專注透過新建與擴充國內半導體製造產能，以加強國內供應鏈，並減少對臺灣與南韓的依賴度。