Halvledare

Vad är en halvledare?

En halvledare är en materiell produkt som vanligtvis består av kisel, som leder elektricitet mer än en isolator, t.ex. glas, men mindre än en ren ledare, t.ex. koppar eller aluminium. Deras ledningsförmåga och andra egenskaper kan ändras genom införande av föroreningar, så kallad dopning, för att tillgodose de specifika behoven hos den elektroniska komponent i vilken den ingår. Halvledare, även kallade halvledare eller chips, finns i tusentals produkter som datorer, smarttelefoner, apparater, spelutrustning och medicinsk utrustning.

Förståelse för halvledare

Halvledare kan uppvisa en rad användbara egenskaper, t.ex. att de uppvisar ett variabelt motstånd, att de lättare låter strömmen passera i den ena riktningen än i den andra och att de reagerar på ljus och värme. Deras egentliga funktion omfattar förstärkning av signaler, omkoppling och energiomvandling. Därför har de en utbredd användning i nästan alla branscher och de företag som tillverkar och testar dem anses vara utmärkta indikatorer på den allmänna ekonomins hälsa.

Typer av halvledare

Halvledare kan i stort sett delas in i fyra huvudsakliga produktkategorier:

• Minne: Minneschips fungerar som tillfälliga datalagren och förmedlar information till och från datorutrustningens hjärnor. Konsolideringen av minnesmarknaden fortsätter och driver minnespriserna så lågt att endast ett fåtal jättar som Toshiba, Samsung och NEC har råd att vara med i spelet.
• Mikroprocessorer: Detta är centrala bearbetningsenheter som innehåller den grundläggande logiken för att utföra uppgifter. Intels dominans inom mikroprocessorsegmentet har tvingat bort nästan alla andra konkurrenter, med undantag för Advanced Micro Devices, från den vanliga marknaden och in i mindre nischer eller helt andra segment.
• Commodity Integrated Circuit: Dessa kallas ibland ”standardchips” och tillverkas i stora serier för rutinmässiga bearbetningsändamål. Detta segment domineras av mycket stora asiatiska chiptillverkare och erbjuder knivskarpa vinstmarginaler som endast de största halvledarföretagen kan konkurrera om.
• Komplex SOC: ”System on a Chip” handlar i huvudsak om skapandet av ett chip med integrerade kretsar med ett helt systems kapacitet på. Marknaden kretsar kring en växande efterfrågan på konsumentprodukter som kombinerar nya funktioner och lägre priser. Med dörrarna till marknaderna för minnen, mikroprocessorer och integrerade kretsar av standardtyp tätt stängda är SOC-segmentet förmodligen det enda som återstår med tillräckliga möjligheter för att locka till sig ett brett spektrum av företag.

Halvledarbranschen

Framgång inom halvledarbranschen är beroende av att man skapar mindre, snabbare och billigare produkter. Fördelen med att vara små är att mer kraft kan placeras på samma chip. Ju fler transistorer på ett chip, desto snabbare kan det utföra sitt arbete. Detta skapar hård konkurrens i branschen, och ny teknik sänker produktionskostnaden per chip så att priset på ett nytt chip inom några månader kan sjunka med 50 %.

Detta gav upphov till de iakttagelser som kallas Moores lag, som säger att antalet transistorer i en tät integrerad krets fördubblas ungefär vartannat år. Observationen är uppkallad efter Gordon Moore, medgrundare av Fairchild Semiconductor och Intel, som skrev en artikel där han beskrev den 1965. Nuförtiden anges fördubblingstiden ofta till 18 månader – en siffra som citerades av Intel-chefen David House.

Som ett resultat av detta finns det ett konstant tryck på chiptillverkare att komma med något som är bättre och till och med billigare än det som definierades som det senaste inom området bara några månader tidigare. Därför måste halvledarföretagen upprätthålla stora forsknings- och utvecklingsbudgetar. Föreningen IC Insights, som forskar om halvledarmarknaden, rapporterade att de tio största halvledarföretagen spenderade i genomsnitt 13,0 % av försäljningen på Fo&U under 2017, vilket varierade från 5,2 % till 24,0 % för enskilda företag.

Traditionsenligt kontrollerade halvledarföretagen hela produktionsprocessen, från design till tillverkning. Men många chiptillverkare delegerar nu allt mer produktion till andra i branschen. Gjuteriföretag, vars enda verksamhet är tillverkning, har nyligen kommit i förgrunden och erbjuder attraktiva outsourcingalternativ. Förutom gjuterierna börjar också de alltmer specialiserade konstruktörerna och chiptestarna att växa. Chipföretagen blir smalare och effektivare. Chiptillverkning liknar nu ett gourmetrestaurangkök, där kockarna står på kö för att lägga till precis rätt krydda till blandningen.

På 1980-talet levde chiptillverkarna med en avkastning (antal fungerande enheter av alla tillverkade) på 10-30 %. För att vara konkurrenskraftiga i dag måste chiptillverkarna dock hålla en avkastning på 80-90 %. Detta kräver mycket dyra tillverkningsprocesser. Därför utför många halvledarföretag konstruktion och marknadsföring men väljer att lägga ut delar av eller hela tillverkningen på entreprenad. Dessa företag, som kallas fabless chip makers, har en hög tillväxtpotential eftersom de inte belastas av de omkostnader som är förknippade med tillverkningen, eller ”fabrication”.

Investera i halvledarindustrin

Förutom att investera i enskilda företag finns det flera sätt att övervaka investeringsresultatet för den övergripande sektorn. Dessa inkluderar referensindexet PHLX Semiconductor Index, känt som SOX, samt dess derivatformer i börshandlade fonder. Det finns också index som delar upp sektorn i chiptillverkare och tillverkare av chiputrustning. De senare utvecklar och säljer maskiner och andra produkter som används för att konstruera och testa halvledare.

Den senare utvecklar och säljer maskiner och andra produkter som används för att konstruera och testa halvledare.

Den senare utvecklar och säljer maskiner och andra produkter som används för att konstruera och testa halvledare.

Speciella överväganden för investering i halvledare

Om investerare i halvledare kan komma ihåg en sak, så borde det vara att halvledarindustrin är mycket cyklisk. Halvledartillverkare upplever ofta ”boom and bust”-cykler baserade på den underliggande efterfrågan på chipbaserade produkter. När tiderna är goda kan vinstmarginalerna vara mycket höga för chiptillverkare, men när efterfrågan faller kan chippriserna sjunka dramatiskt och ha en stor effekt på många branschers leveranskedjor.

Efterfrågan följer vanligtvis slutmarknadens efterfrågan på persondatorer, mobiltelefoner och annan elektronisk utrustning. När tiderna är goda kan företag som Intel och Toshiba inte producera mikrochips tillräckligt snabbt för att möta efterfrågan. När tiderna är svåra kan de vara direkt brutala. En långsam försäljning av datorer kan till exempel få branschen – och dess aktiekurser – att gå i baklås.

Tidigare är det inte meningsfullt att tala om ”chipcykeln” som om den vore en händelse av unik natur. Även om halvledare i grunden fortfarande är en råvarubransch är dess slutmarknader så många – datorer, kommunikationsinfrastruktur, bilar, konsumentprodukter etc. – att det är osannolikt att överkapacitet på ett område kommer att få hela huset att rasa.

Cyklighetens risker

Förvånansvärt nog kan branschens cykliska karaktär ge investerare en viss tröst. I vissa andra tekniksektorer, som telekomutrustning, kan man aldrig vara helt säker på om lyckorna är cykliska eller sekulära. Däremot kan investerare vara nästan säkra på att marknaden kommer att vända någon gång inom en inte så avlägsen framtid.
Samtidigt som cykliskheten ger viss tröst skapar den också en risk för investerare. Chiptillverkare måste rutinmässigt delta i spel med höga insatser. Den stora risken kommer från det faktum att det kan ta många månader, eller till och med år, efter ett stort utvecklingsprojekt för företagen att ta reda på om de har fått jackpotten eller blåst bort allt. En orsak till fördröjningen är branschens sammanflätade men splittrade struktur: Olika sektorer når sin topp och botten vid olika tidpunkter. Exempelvis kommer lågpunkten för foundries ofta mycket tidigare än för chipdesigners. En annan orsak är industrins långa ledtider: Det tar flera år att utveckla ett chip eller bygga ett gjuteri, och ännu längre tid innan produkterna ger pengar.

Halvledarföretagen står inför den klassiska gåtan om huruvida det är tekniken som driver marknaden eller om det är marknaden som driver tekniken. Investerare bör inse att båda har giltighet för halvledarindustrin.