أشباه الموصلات
ما هي أشباه الموصلات؟
أشباه الموصلات عبارة عن منتج مادي يتكون عادة من السيليكون ، والذي يقوم بتوصيل الكهرباء أكثر من عازل ، مثل الزجاج ، ولكن أقل من موصل نقي ، مثل النحاس أو الألومنيوم. يمكن تغيير موصليةها وخصائصها الأخرى بإدخال شوائب ، تسمى المنشطات ، لتلبية الاحتياجات المحددة للمكون الإلكتروني الذي توجد فيه.
يمكن العثور على أشباه الموصلات ، المعروفة أيضًا باسم أشباه الموصلات أو الرقائق ، في آلاف المنتجات مثل أجهزة الكمبيوتر ، والهواتف الذكية ، والأجهزة ، وأجهزة الألعاب ، والمعدات الطبية.
فهم أشباه الموصلات
يمكن أن تعرض أجهزة أشباه الموصلات مجموعة من الخصائص المفيدة مثل إظهار المقاومة المتغيرة ، وتمرير التيار بسهولة في اتجاه واحد أكثر من الآخر ، والتفاعل مع الضوء والحرارة. تشمل وظيفتها الفعلية تضخيم الإشارات والتبديل وتحويل الطاقة. لذلك ، وجدوا استخدامًا واسعًا في جميع الصناعات تقريبًا ، وتعتبر الشركات التي تصنعها وتختبرها مؤشرات ممتازة على صحة الاقتصاد الكلي.
أنواع أشباه الموصلات
بشكل عام ، تنقسم أشباه الموصلات إلى أربع فئات رئيسية من المنتجات:
ذاكرة
تعمل رقائق الذاكرة كمخازن مؤقتة للبيانات وتمرير المعلومات من وإلى أدمغة أجهزة الكمبيوتر. يستمر تعزيز سوق الذاكرة ، مما يؤدي إلى انخفاض أسعار الذاكرة لدرجة أن عددًا قليلاً فقط من الشركات العملاقة مثل Toshiba و Samsung و NEC يمكنها تحمل تكاليف البقاء في اللعبة.
المعالجات الدقيقة
هذه وحدات معالجة مركزية تحتوي على المنطق الأساسي لأداء المهام. أدت سيطرة إنتل على قطاع المعالجات الدقيقة إلى إجبار كل منافس آخر تقريبًا ، باستثناء Advanced Micro Devices ، على الخروج من السوق السائد إلى قطاعات أصغر أو قطاعات مختلفة تمامًا.
الدائرة المتكاملة للسلع
تسمى أحيانًا "الرقائق القياسية" ، ويتم إنتاجها على دفعات ضخمة لأغراض المعالجة الروتينية. يقدم هذا القطاع ، الذي يسيطر عليه مصنعو الرقائق الآسيوي الكبير جدًا ، هوامش ربح ضئيلة للغاية لا يمكن إلا لأكبر شركات أشباه الموصلات المنافسة عليها.
مجمع SOC
يدور "النظام على رقاقة" بشكل أساسي حول إنشاء شريحة دائرة متكاملة مع إمكانية النظام بأكمله عليها. يدور السوق حول الطلب المتزايد على المنتجات الاستهلاكية التي تجمع بين الميزات الجديدة والأسعار المنخفضة. مع إغلاق أبواب الذاكرة والمعالجات الدقيقة وأسواق الدوائر المتكاملة للسلع بإحكام ، يمكن القول إن قطاع SOC هو الوحيد المتبقي الذي لديه فرصة كافية لجذب مجموعة واسعة من الشركات.
صناعة أشباه الموصلات
يعتمد النجاح في صناعة أشباه الموصلات على إنشاء منتجات أصغر وأسرع وأرخص. تكمن فائدة كونك صغيرًا في أنه يمكن وضع المزيد من الطاقة على نفس الشريحة. كلما زاد عدد الترانزستورات الموجودة على شريحة ، زادت سرعة أداء عملها. هذا يخلق منافسة شرسة في الصناعة والتقنيات الجديدة تقلل من تكلفة الإنتاج لكل شريحة.
أدى هذا إلى ظهور الملاحظات المسماة قانون مور ، والتي تنص على أن عدد الترانزستورات في دائرة متكاملة كثيفة يتضاعف كل عامين تقريبًا. تمت تسمية الملاحظة على اسم جوردون مور ، المؤسس المشارك لشركة Fairchild Semiconductor و Intel ، الذي كتب ورقة تصفها في عام 1965. في الوقت الحاضر ، غالبًا ما يتم الاستشهاد بفترة المضاعفة بـ 18 شهرًا - وهو الرقم الذي استشهد به ديفيد هاوس التنفيذي في إنتل.
نتيجة لذلك ، هناك ضغط مستمر على صانعي الرقائق من أجل التوصل إلى شيء أفضل وأرخص مما حدد أحدث التقنيات قبل بضعة أشهر فقط. لذلك ، تحتاج شركات أشباه الموصلات إلى الحفاظ على ميزانيات كبيرة للبحث والتطوير . أفادت جمعية أبحاث سوق أشباه الموصلات IC Insights أنه من المتوقع أن تزيد شركات أشباه الموصلات من ميزانيات البحث والتطوير بنسبة 9٪ في عام 2022. كما توقعوا أن ينمو معدل النمو السنوي المركب أيضًا بنحو 5.5٪ بين عامي 2022 و 2026.
تقليديا ، كانت شركات أشباه الموصلات تتحكم في عملية الإنتاج بأكملها ، من التصميم إلى التصنيع. ومع ذلك ، فإن العديد من صانعي الرقائق يفوضون الآن المزيد والمزيد من الإنتاج للآخرين في الصناعة. ظهرت شركات السباكة ، التي يتمثل نشاطها التجاري الوحيد في التصنيع ، في الصدارة مؤخرًا ، مما يوفر خيارات تعهيد جذابة. بالإضافة إلى المسابك ، بدأت صفوف المصممين المتخصصين بشكل متزايد ومختبري الرقائق في الازدياد. بدأت شركات الرقائق في الظهور بشكل أصغر حجماً وأكثر كفاءة. يشبه إنتاج الرقائق الآن مطبخ مطعم للذواقة ، حيث يصطف الطهاة لإضافة التوابل المناسبة فقط إلى المزيج.
في الثمانينيات ، عاش صانعو الرقائق بعائدات (عدد الأجهزة التشغيلية من جميع المصنّعات) تتراوح بين 10 و 30٪.
نصح بحث بلومبرج 2021 أن صانعي الرقائق يبحثون عن عوائد (عدد الأجهزة التشغيلية من جميع المنتجات المصنعة) لا تقل عن 90 ٪. هذا يتطلب عمليات تصنيع باهظة الثمن. نتيجة لذلك ، تقوم العديد من شركات أشباه الموصلات بالتصميم والتسويق ولكنها تختار الاستعانة بمصادر خارجية لبعض أو كل التصنيع. تُعرف هذه الشركات باسم صانعي الرقائق fabless ، وتتمتع بإمكانيات نمو عالية لأنها لا تتحمل عبء النفقات العامة المرتبطة بالتصنيع أو "التصنيع".
الاستثمار في صناعة أشباه الموصلات
بصرف النظر عن الاستثمار في الشركات الفردية ، هناك عدة طرق لمراقبة الأداء الاستثماري للقطاع ككل. تشمل هذه المؤشرات مؤشر PHLX لأشباه الموصلات ، المعروف باسم SOX ، بالإضافة إلى أشكاله المشتقة في الصناديق المتداولة في البورصة. هناك أيضًا مؤشرات تقسم القطاع إلى صانعي الرقائق وصانعي معدات الرقائق. يقوم هذا الأخير بتطوير وبيع الآلات والمنتجات الأخرى المستخدمة في تصميم واختبار أشباه الموصلات.
بالإضافة إلى ذلك ، تعتمد أسواق معينة في الخارج ، مثل تايوان وكوريا الجنوبية وبدرجة أقل اليابان ، اعتمادًا كبيرًا على أشباه الموصلات ، وبالتالي توفر مؤشراتها أيضًا أدلة على صحة الصناعة العالمية.
اعتبارات خاصة لاستثمار أشباه الموصلات
إذا كان بإمكان مستثمري أشباه الموصلات أن يتذكروا شيئًا واحدًا ، فيجب أن يكون صناعة أشباه الموصلات دورية للغاية. غالبًا ما يرى صانعو أشباه الموصلات دورات "ازدهار وكساد" بناءً على الطلب الأساسي على المنتجات القائمة على الرقائق. عندما تكون الأوقات جيدة ، يمكن أن تكون هوامش الربح عالية جدًا بالنسبة لصانعي الرقائق ؛ ومع ذلك ، عندما ينخفض الطلب ، يمكن أن تنخفض أسعار الرقائق بشكل كبير ويكون لها تأثير كبير على سلاسل التوريد للعديد من الصناعات.
يتتبع الطلب عادةً طلب السوق النهائي على أجهزة الكمبيوتر الشخصية والهواتف المحمولة وغيرها من المعدات الإلكترونية. عندما تكون الأوقات جيدة ، لا تستطيع شركات مثل Intel و Toshiba إنتاج الرقائق الدقيقة بالسرعة الكافية لتلبية الطلب. عندما تكون الأوقات صعبة ، يمكن أن تكون قاسية بصراحة. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي المبيعات البطيئة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية إلى تدهور الصناعة - وأسعار أسهمها.
في الوقت نفسه ، ليس من المنطقي التحدث عن "دورة الرقائق" كما لو كانت حدثًا ذا طبيعة فريدة. في حين أن أشباه الموصلات لا تزال تجارة سلعية في القلب ، إلا أن أسواقها النهائية عديدة للغاية - أجهزة الكمبيوتر ، والبنية التحتية للاتصالات ، والسيارات ، والمنتجات الاستهلاكية ، وما إلى ذلك - لدرجة أنه من غير المحتمل أن تؤدي السعة الزائدة في منطقة واحدة إلى انهيار المنزل بأكمله.
مخاطر التقلبات الدورية
والمثير للدهشة أن التقلبات الدورية في الصناعة يمكن أن توفر درجة من الراحة للمستثمرين. في بعض قطاعات التكنولوجيا الأخرى ، مثل معدات الاتصالات ، لا يمكن للمرء أن يكون متأكدًا تمامًا مما إذا كانت الثروات دورية أم علمانية. على النقيض من ذلك ، يمكن للمستثمرين أن يكونوا على يقين تقريبًا من أن السوق سوف يتحول في مرحلة ما في المستقبل غير البعيد.
في حين أن التقلبات الدورية توفر بعض الراحة ، إلا أنها تخلق أيضًا مخاطر للمستثمرين. يجب أن يشارك صانعو الرقائق بشكل روتيني في المقامرة عالية المخاطر. تأتي المخاطرة الكبيرة من حقيقة أن الأمر قد يستغرق عدة أشهر ، أو حتى سنوات ، بعد مشروع تطوير كبير للشركات لمعرفة ما إذا كانت قد فازت بالجائزة الكبرى ، أو تفوقت عليها كلها. أحد أسباب التأخير هو الهيكل المتشابك ولكن المجزأ للصناعة: قطاعات مختلفة تصل إلى ذروتها وتصل إلى أدنى مستوياتها في أوقات مختلفة.
على سبيل المثال ، غالبًا ما تصل النقطة المنخفضة للمسبك في وقت أقرب بكثير مما هي عليه لمصممي الرقائق. سبب آخر هو المهلة الطويلة للصناعة : يستغرق الأمر سنوات لتطوير شريحة أو بناء مسبك ، وحتى وقت أطول قبل أن تجني المنتجات المال.
تواجه شركات أشباه الموصلات اللغز الكلاسيكي المتمثل في ما إذا كانت التكنولوجيا هي التي تقود السوق أو السوق التي تحرك التكنولوجيا. يجب أن يدرك المستثمرون أن كلاهما يتمتع بصلاحية في صناعة أشباه الموصلات.
نظرًا لأن الشركات تنفق قدرًا كبيرًا من الإيرادات على البحث والتطوير والتي يمكن أن تستغرق عدة أشهر أو حتى سنوات لتسديد ثمارها - وأحيانًا حتى إذا كانت التكنولوجيا معيبة - يجب على المستثمرين توخي الحذر من البيانات الصادرة عن الشركات التي تدعي امتلاكها أحدث وأكبر التقنيات في صناعة أشباه الموصلات.
الأسئلة الشائعة حول أشباه الموصلات
كيف يختلف شبه الموصل عن موصل أو عازل؟
يعمل أشباه الموصلات بشكل أساسي كخليط من موصل وعازل. في حين أن الموصلات عبارة عن مواد ذات موصلية عالية تسمح بتدفق الشحنة عند تطبيقها بجهد كهربائي ، والعوازل لا تسمح بتدفق التيار ، تعمل أشباه الموصلات بالتناوب كعازل وموصل عند الضرورة.
ما هو نوع أشباه الموصلات من النوع N؟
أشباه الموصلات من النوع n عبارة عن شوائب مختلطة من أشباه الموصلات تستخدم ذرات نجسة خماسية التكافؤ مثل الفوسفور والزرنيخ والأنتيمون والبزموت.
ما هي أشباه الموصلات من النوع P؟
أشباه الموصلات من النوع p هي نوع من أشباه الموصلات الخارجية التي تحتوي على شوائب ثلاثية التكافؤ مثل البورون والألمنيوم مما يزيد من مستوى التوصيل لأشباه الموصلات العادية المصنوعة من السيليكون فقط.
ما هي أشباه الموصلات الجوهرية؟
أشباه الموصلات الجوهرية أو النقية هي أشباه موصلات لا تحتوي على أي شوائب أو مواد مضافة إليها ، كما في حالة أشباه الموصلات من النوع p و n. في أشباه الموصلات الجوهرية ، يكون عدد الإلكترونات المثارة وعدد الثقوب متساويين: n = p.
يسلط الضوء
صناعة أشباه الموصلات تعيش - وتموت - بعقيدة بسيطة: أصغر وأسرع وأرخص.
يجب على المستثمرين أن يضعوا في اعتبارهم أن صناعة أشباه الموصلات تتسم بدرجة عالية من التقلبات الدورية ، وتخضع لحالات الازدهار والانهيار الدورية.
يوجد في آلاف المنتجات الإلكترونية ، أشباه الموصلات هي مادة توصل الكهرباء أكثر من كونها عازلاً ولكن أقل من موصل نقي.
هناك أربعة أنواع أساسية من أشباه الموصلات.
بصرف النظر عن الاستثمار في شركات محددة تصنع أشباه الموصلات ، هناك أيضًا صناديق الاستثمار المتداولة ، وصناديق المؤشرات ، والمؤشرات التي تقسم القطاع إلى صانعي الرقائق وصانعي معدات الرقائق.
