Półprzewodnik

Co to jest półprzewodnik?

Półprzewodnik jest produktem materialnym, zwykle składającym się z krzemu, który przewodzi prąd elektryczny bardziej niż izolator, taki jak szkło, ale mniej niż czysty przewodnik, taki jak miedź lub aluminium. Ich przewodnictwo i inne właściwości mogą być zmienione przez wprowadzenie zanieczyszczeń, zwanych doping, aby spełnić specyficzne potrzeby komponentu elektronicznego, w którym przebywa. Znane również jako półprzewodniki lub chipy, półprzewodniki można znaleźć w tysiącach produktów, takich jak komputery, smartfony, urządzenia, sprzęt do gier i sprzęt medyczny.

Zrozumienie półprzewodników

Urządzenia półprzewodnikowe mogą wykazywać szereg użytecznych właściwości, takich jak zmienna rezystancja, łatwiejsze przepuszczanie prądu w jednym kierunku niż w innym oraz reagowanie na światło i ciepło. Ich rzeczywiste funkcje obejmują wzmacnianie sygnałów, przełączanie i konwersję energii. Dlatego znajdują one szerokie zastosowanie w prawie wszystkich gałęziach przemysłu, a firmy, które je produkują i testują, są uważane za doskonałe wskaźniki zdrowia całej gospodarki.

Typy półprzewodników

Półprzewodniki, mówiąc ogólnie, dzielą się na cztery główne kategorie produktów:

• Pamięć: Układy pamięci służą jako tymczasowe magazyny danych i przekazują informacje do i z mózgów urządzeń komputerowych. Konsolidacja rynku pamięci trwa, powodując spadek cen pamięci do tak niskiego poziomu, że tylko kilku gigantów, takich jak Toshiba, Samsung i NEC, może pozwolić sobie na pozostanie w grze.
• Mikroprocesory: Są to centralne jednostki przetwarzania, które zawierają podstawową logikę do wykonywania zadań. Dominacja Intela w segmencie mikroprocesorów zmusiła prawie każdego innego konkurenta, z wyjątkiem Advanced Micro Devices, do wycofania się z głównego rynku i zajęcia mniejszych nisz lub zupełnie innych segmentów.
• Commodity Integrated Circuit: Czasami nazywane „standardowymi chipami”, są one produkowane w ogromnych partiach do rutynowych celów przetwarzania. Zdominowany przez bardzo dużych azjatyckich producentów chipów, segment ten oferuje cienkie jak brzytwa marże zysku, że tylko największe firmy półprzewodnikowe mogą konkurować o.
• Complex SOC: „System on a Chip” jest zasadniczo wszystko o tworzeniu układu scalonego z całego systemu możliwości na nim. Rynek obraca się wokół rosnącego popytu na produkty konsumenckie, które łączą w sobie nowe funkcje i niższe ceny. Z drzwiami do pamięci, mikroprocesorów i rynków układów scalonych towarów szczelnie zamknięte, segment SOC jest prawdopodobnie jedynym, który pozostał z wystarczająco dużo możliwości, aby przyciągnąć szeroki zakres firm.

Przemysł półprzewodników

Sukces w przemyśle półprzewodników zależy od tworzenia mniejszych, szybszych i tańszych produktów. Korzyścią z bycia małym jest to, że więcej mocy może być umieszczone na tym samym chipie. Im więcej tranzystorów na chipie, tym szybciej może on wykonywać swoją pracę. Stwarza to ostrą konkurencję w branży, a nowe technologie obniżają koszt produkcji jednego chipa, tak że w ciągu kilku miesięcy cena nowego chipa może spaść o 50%.

To dało początek obserwacji zwanej Prawem Moore’a, które mówi, że liczba tranzystorów w gęstym układzie scalonym podwaja się mniej więcej co dwa lata. Obserwacja ta została nazwana na cześć Gordona Moore’a, współzałożyciela Fairchild Semiconductor i Intela, który napisał pracę opisującą ją w 1965 roku. Obecnie, okres podwojenia jest często cytowany jako 18 miesięcy – liczba cytowana przez Intel executive David House.

W rezultacie, istnieje ciągła presja na chipmakers wymyślić coś lepszego, a nawet tańsze niż to, co zdefiniowane state-of-the-art tylko kilka miesięcy wcześniej. Dlatego firmy półprzewodnikowe muszą utrzymywać duże budżety na badania i rozwój. Stowarzyszenie badające rynek półprzewodników IC Insights podało, że 10 największych firm półprzewodnikowych wydało średnio 13,0% sprzedaży na badania i rozwój w 2017 roku, wahając się od 5,2% do 24,0% dla poszczególnych firm.

Tradycyjnie firmy półprzewodnikowe kontrolowały cały proces produkcyjny, od projektu do produkcji. Jednak wielu producentów układów scalonych przekazuje obecnie coraz więcej produkcji innym podmiotom w branży. Firmy odlewnicze, których jedyną działalnością jest produkcja, wysunęły się ostatnio na pierwszy plan, oferując atrakcyjne opcje outsourcingu. Oprócz odlewni, zaczynają pęcznieć szeregi coraz bardziej wyspecjalizowanych projektantów i testerów układów scalonych. Firmy produkujące chipy stają się coraz szczuplejsze i bardziej wydajne. Produkcja chipów przypomina obecnie kuchnię restauracji dla smakoszy, gdzie szefowie kuchni ustawiają się w kolejce, aby dodać do mieszanki odpowiednie przyprawy.

W latach 80-tych, producenci chipów żyli z wydajnością (liczba działających urządzeń z wszystkich wyprodukowanych) na poziomie 10-30%. Aby być dziś konkurencyjnym, producenci chipów muszą utrzymywać wydajność na poziomie 80-90%. Wymaga to bardzo kosztownych procesów produkcyjnych. W rezultacie, wiele firm produkujących półprzewodniki zajmuje się projektowaniem i marketingiem, ale decyduje się na outsourcing części lub całości produkcji. Znane jako fabless chip makers, firmy te mają wysoki potencjał wzrostu, ponieważ nie są obciążone kosztami ogólnymi związanymi z produkcją, czyli „fabrykacją.”

Inwestowanie w przemysł półprzewodników

Poza inwestowaniem w poszczególne firmy, istnieje kilka sposobów na monitorowanie wyników inwestycyjnych całego sektora. Obejmują one benchmark PHLX Semiconductor Index, znany jako SOX, jak również jego formy pochodne w exchange-traded funds. Istnieją również indeksy, które dzielą sektor na producentów chipów i producentów sprzętu do produkcji chipów. Ci ostatni rozwijają i sprzedają maszyny i inne produkty używane do projektowania i testowania półprzewodników.

W dodatku, niektóre rynki zagraniczne, takie jak Tajwan, Korea Południowa i w mniejszym stopniu Japonia, są w dużym stopniu zależne od półprzewodników i dlatego ich indeksy również dostarczają wskazówek na temat zdrowia globalnego przemysłu.

Specjalne rozważania dotyczące inwestowania w półprzewodniki

Jeśli inwestorzy w półprzewodniki mogą zapamiętać jedną rzecz, to powinno to być to, że przemysł półprzewodników jest wysoce cykliczny. Producenci półprzewodników często obserwują cykle „boom i bust” oparte na podstawowym popycie na produkty oparte na chipach. Kiedy czasy są dobre, marże zysku mogą być bardzo wysokie dla producentów chipów; kiedy jednak popyt spada, ceny chipów mogą drastycznie spaść i mieć duży wpływ na łańcuchy dostaw wielu branż.

Popyt zazwyczaj śledzi popyt na rynku końcowym na komputery osobiste, telefony komórkowe i inne urządzenia elektroniczne. Kiedy czasy są dobre, firmy takie jak Intel i Toshiba nie mogą produkować mikrochipów wystarczająco szybko, aby zaspokoić popyt. Kiedy czasy są trudne, mogą być wręcz brutalne. Powolna sprzedaż komputerów PC, na przykład, może wysłać przemysł – i jego ceny akcji – w dół.

W tym samym czasie, nie ma sensu mówić o „cyklu chipowym” tak, jakby był on wydarzeniem o wyjątkowej naturze. Podczas gdy półprzewodniki nadal są w istocie biznesem towarowym, ich rynki końcowe są tak liczne – komputery, infrastruktura komunikacyjna, motoryzacja, produkty konsumenckie itp. – że jest mało prawdopodobne, aby nadwyżka mocy produkcyjnych w jednym obszarze spowodowała upadek całego domu.

Ryzyko cykliczności

Zaskakująco, cykliczność branży może zapewnić pewien komfort inwestorom. W niektórych innych sektorach technologicznych, takich jak sprzęt telekomunikacyjny, nigdy nie można być całkowicie pewnym, czy losy są cykliczne czy sekularne. W przeciwieństwie do nich, inwestorzy mogą być niemal pewni, że w pewnym momencie w niezbyt odległej przyszłości rynek się odwróci.
Choć cykliczność daje pewien komfort, stwarza również ryzyko dla inwestorów. Producenci chipów muszą rutynowo brać udział w grach hazardowych o wysokie stawki. Duże ryzyko wynika z faktu, że po zakończeniu dużego projektu rozwojowego może minąć wiele miesięcy, a nawet lat, zanim firmy dowiedzą się, czy trafiły w dziesiątkę, czy też wszystko przepuściły. Jedną z przyczyn tego opóźnienia jest skomplikowana, ale rozdrobniona struktura branży: Różne sektory osiągają szczyty i dna w różnym czasie. Na przykład, najniższy punkt dla odlewni często pojawia się dużo wcześniej niż dla projektantów układów scalonych. Innym powodem jest długi czas realizacji zamówień w tej branży: Potrzeba lat, aby opracować chip lub zbudować odlewnię, a jeszcze dłużej, zanim produkty przyniosą zyski.

Spółki półprzewodnikowe stoją przed klasycznym pytaniem, czy to technologia napędza rynek, czy rynek napędza technologię. Inwestorzy powinni zdawać sobie sprawę, że obie te kwestie są ważne dla przemysłu półprzewodników.

.