Halvleder

Hvad er en halvleder?

En halvleder er et materialeprodukt, der normalt består af silicium, som leder elektricitet mere end en isolator, som f.eks. glas, men mindre end en ren leder, som f.eks. kobber eller aluminium. Deres ledningsevne og andre egenskaber kan ændres ved at indføre urenheder, kaldet doping, for at opfylde de specifikke behov for den elektroniske komponent, hvori de indgår. Halvledere, der også kaldes halvledere eller chips, findes i tusindvis af produkter som f.eks. computere, smartphones, apparater, spilhardware og medicinsk udstyr.

Forståelse af halvledere

Halvlederkomponenter kan udvise en række nyttige egenskaber som f.eks. vise variabel modstand, lade strøm lettere passere i den ene retning end i den anden og reagere på lys og varme. Deres egentlige funktion omfatter forstærkning af signaler, omskiftning og energiomdannelse. Derfor finder de udbredt anvendelse i næsten alle brancher, og de virksomheder, der fremstiller og tester dem, anses for at være fremragende indikatorer på den samlede økonomis sundhed.

Typer af halvledere

Halvledere kan groft sagt inddeles i fire hovedproduktkategorier:

• Hukommelse: Hukommelseschips tjener som midlertidige datalagre og videregiver oplysninger til og fra computerenheders hjerner. Konsolideringen af hukommelsesmarkedet fortsætter og driver hukommelsespriserne så lavt, at kun nogle få giganter som Toshiba, Samsung og NEC har råd til at blive i spillet.
• Mikroprocessorer: Det er centrale procesenheder, der indeholder den grundlæggende logik til at udføre opgaver. Intels dominans i mikroprocessorsegmentet har tvunget næsten alle andre konkurrenter, med undtagelse af Advanced Micro Devices, ud af det almindelige marked og ind i mindre nicher eller helt andre segmenter.
• Commodity Integrated Circuit: Integrerede råvarekredsløb: De kaldes undertiden “standardchips” og produceres i store serier til rutinemæssige forarbejdningsformål. Dette segment, der domineres af meget store asiatiske chipproducenter, har meget små fortjenstmargener, som kun de største halvlederfirmaer kan konkurrere om.
• Komplekse SOC: “System on a Chip” handler i bund og grund om at skabe en chip med integreret kredsløb med et helt systems kapacitet på den. Markedet drejer sig om den stigende efterspørgsel efter forbrugerprodukter, der kombinerer nye funktioner og lavere priser. Da dørene til markederne for hukommelse, mikroprocessorer og almindelige integrerede kredsløb er lukket tæt, er SOC-segmentet vel nok det eneste tilbageværende med tilstrækkelige muligheder til at tiltrække en lang række virksomheder.

Halvlederindustrien

Succes i halvlederindustrien afhænger af, at der skabes mindre, hurtigere og billigere produkter. Fordelen ved at være lille er, at der kan placeres mere strøm på den samme chip. Jo flere transistorer på en chip, jo hurtigere kan den udføre sit arbejde. Dette skaber hård konkurrence i industrien, og nye teknologier sænker produktionsomkostningerne pr. chip, således at prisen på en ny chip i løbet af få måneder kan falde med 50 %.

Dette gav anledning til de observationer, der kaldes Moores lov, som siger, at antallet af transistorer i et tæt integreret kredsløb fordobles ca. hvert andet år. Observationen er opkaldt efter Gordon Moore, medstifter af Fairchild Semiconductor og Intel, som skrev en artikel, der beskrev den i 1965. I dag angives fordoblingsperioden ofte til 18 måneder – et tal, som Intel-direktør David House citerede.

Der er derfor et konstant pres på chipproducenterne for at finde på noget, der er bedre og endnu billigere end det, der blev defineret som state-of-the-art blot et par måneder tidligere. Derfor er halvledervirksomhederne nødt til at opretholde store forsknings- og udviklingsbudgetter. Sammenslutningen IC Insights, der forsker i halvledermarkedet, rapporterede, at de 10 største halvledervirksomheder i 2017 i gennemsnit brugte 13,0 % af omsætningen på F&D, hvilket varierede fra 5,2 % til 24,0 % for de enkelte virksomheder.

Traditionelt set kontrollerede halvledervirksomhederne hele produktionsprocessen, fra design til fremstilling. Alligevel uddelegerer mange chipproducenter nu mere og mere produktion til andre i branchen. Foundry-selskaber, hvis eneste forretningsområde er fremstilling, er for nylig trådt i forgrunden og tilbyder attraktive outsourcing-muligheder. Ud over støberierne er rækken af stadig mere specialiserede designere og chiptestere begyndt at vokse. Chipvirksomhederne er ved at blive slankere og mere effektive. Chipproduktionen ligner nu et gourmetrestaurantkøkken, hvor kokkene står i kø for at tilsætte det helt rigtige krydderi til blandingen.

I 1980’erne levede chipproducenterne med et udbytte (antal funktionsdygtige enheder ud af alle producerede enheder) på 10-30 %. For at være konkurrencedygtige i dag skal chipproducenterne imidlertid opretholde et udbytte på 80-90 %. Dette kræver meget dyre fremstillingsprocesser. Som følge heraf udfører mange halvledervirksomheder design og markedsføring, men vælger at outsource en del af eller hele fremstillingen. Disse virksomheder, der er kendt som fabless-chipproducenter, har et stort vækstpotentiale, fordi de ikke er belastet af de generalomkostninger, der er forbundet med fremstillingen, eller “fabrikation”.”

Investering i halvlederindustrien

Udover at investere i individuelle virksomheder er der flere måder at overvåge investeringsresultaterne i den samlede sektor på. Disse omfatter det toneangivende PHLX Semiconductor Index, kendt som SOX, samt dets afledte former i børshandlede fonde. Der findes også indeks, der opdeler sektoren i chipproducenter og producenter af chipudstyr. Sidstnævnte udvikler og sælger maskiner og andre produkter, der bruges til at designe og teste halvledere.

Dertil kommer, at visse oversøiske markeder, såsom Taiwan, Sydkorea og i mindre grad Japan, er meget afhængige af halvledere, og derfor giver deres indeks også et fingerpeg om den globale industris sundhed.

Særlige overvejelser i forbindelse med investering i halvledere

Hvis halvlederinvestorer kan huske én ting, bør det være, at halvlederindustrien er meget cyklisk. Halvlederproducenter oplever ofte “boom and bust”-cyklusser baseret på den underliggende efterspørgsel efter chipbaserede produkter. Når tiderne er gode, kan fortjenstmargenerne være meget høje for chipproducenterne; når efterspørgslen svigter, kan chippriserne imidlertid falde dramatisk og have en stor indvirkning på mange industriers forsyningskæder.

Efterspørgslen følger typisk slutmarkedets efterspørgsel efter pc’er, mobiltelefoner og andet elektronisk udstyr. Når tiderne er gode, kan virksomheder som Intel og Toshiba ikke producere mikrochips hurtigt nok til at imødekomme efterspørgslen. Når tiderne er hårde, kan de være direkte brutale. Et langsomt salg af pc’er kan f.eks. sende industrien – og dens aktiekurser – ud i et fald.

Samtidig giver det ikke mening at tale om “chipcyklussen”, som om den var en begivenhed af enestående karakter. Selv om halvledere i bund og grund stadig er en råvarevirksomhed, er dens slutmarkeder så mange – pc’er, kommunikationsinfrastruktur, biler, forbrugerprodukter osv. – at det er usandsynligt, at overkapacitet på ét område vil få hele huset til at falde sammen.

Risici ved cyklisk karakter

Overraskende nok kan branchens cykliske karakter give investorerne en vis tryghed. I nogle andre teknologisektorer, som f.eks. telekommunikationsudstyr, kan man aldrig være helt sikker på, om skæbnen er konjunkturbestemt eller sekulær. Derimod kan investorerne være næsten sikre på, at markedet vil vende på et tidspunkt i en ikke så fjern fremtid.
Selv om cyklisk karakter giver en vis tryghed, skaber den også en risiko for investorerne. Chipproducenterne skal rutinemæssigt deltage i spil med store indsatser. Den store risiko kommer af, at det kan tage mange måneder eller endog år efter et stort udviklingsprojekt, før virksomhederne finder ud af, om de har ramt jackpotten eller har spildt det hele. En af årsagerne til forsinkelsen er branchens sammenvævede, men fragmenterede struktur: Forskellige sektorer når deres højdepunkt og bund på forskellige tidspunkter. F.eks. kommer lavpunktet for støberier ofte meget tidligere end for chipdesignere. En anden årsag er industriens lange leveringstid: Det tager år at udvikle en chip eller opbygge et støberi, og det tager endnu længere tid, før produkterne tjener penge.

Halvledervirksomhederne står over for den klassiske gåde om, hvorvidt det er teknologien, der driver markedet, eller markedet, der driver teknologien. Investorerne bør erkende, at begge dele har gyldighed for halvlederindustrien.