Puolijohde
Mikä on puolijohde?
Puolijohde on tavallisesti piistä koostuva materiaalituote, joka johtaa sähköä enemmän kuin eriste, kuten lasi, mutta vähemmän kuin puhdas johdin, kuten kupari tai alumiini. Niiden johtavuutta ja muita ominaisuuksia voidaan muuttaa lisäämällä epäpuhtauksia, joita kutsutaan dopingiksi, vastaamaan sen elektronisen komponentin erityistarpeita, joissa se sijaitsee.
Puolijohteita, jotka tunnetaan myös nimellä puolijohteet, löytyy tuhansista tuotteista, kuten tietokoneista, älypuhelimista,. kodinkoneista, pelilaitteista ja lääketieteellisistä laitteista.
Puolijohteiden ymmärtäminen
Puolijohdelaitteessa voi olla useita hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten muuttuva resistanssi, virran kulkeminen yhteen suuntaan helpommin kuin toiseen ja valoon ja lämpöön reagoiminen. Niiden varsinainen tehtävä sisältää signaalien vahvistamisen, kytkennän ja energian muuntamisen. Siksi niitä käytetään laajalti lähes kaikilla toimialoilla, ja niitä valmistavia ja testaavia yrityksiä pidetään erinomaisina yleisen talouden terveyden indikaattoreina.
Puolijohteiden tyypit
Puolijohteet jakautuvat yleisesti ottaen neljään päätuoteluokkaan:
Muisti
Muistisirut toimivat väliaikaisina tiedon varastoina ja välittävät tietoa tietokonelaitteiden aivoille ja niistä pois. Muistimarkkinoiden konsolidoituminen jatkuu ja ajaa muistien hinnat niin alas, että vain muutamalla jättiläisellä, kuten Toshiballa, Samsungilla ja NEC:llä, on varaa pysyä pelissä.
Mikroprosessorit
Nämä ovat keskusyksiköitä, jotka sisältävät peruslogiikan tehtävien suorittamiseen. Intelin ylivalta mikroprosessorisegmentissä on pakottanut lähes kaikki muut kilpailijat Advanced Micro Devices -tuotteita lukuun ottamatta pois valtavirran markkinoilta pienemmille markkinarakoille tai kokonaan eri segmenteille.
Commodity Integrated Circuit
Joskus "standardisiruiksi" kutsuttuja näitä valmistetaan suurissa erissä rutiinikäsittelytarkoituksiin. Tämä segmentti, jota hallitsevat erittäin suuret aasialaiset siruvalmistajat, tarjoaa erittäin ohuet voittomarginaalit, joista vain suurimmat puolijohdeyritykset voivat kilpailla.
Monimutkainen SOC
"System on a Chip" on pohjimmiltaan kyse integroidun piirisirun luomisesta, jossa on koko järjestelmän ominaisuus. Markkinat pyörivät kuluttajatuotteiden kasvavan kysynnän ympärillä, joissa yhdistyvät uudet ominaisuudet ja alhaisemmat hinnat. Kun ovet muisti-, mikroprosessori- ja integroitujen piirien markkinoille ovat tiukasti kiinni, SOC-segmentti on luultavasti ainoa, jolla on riittävästi mahdollisuuksia houkutella monia yrityksiä.
Puolijohdeteollisuus
Puolijohdeteollisuuden menestys riippuu pienempien, nopeampien ja halvempien tuotteiden luomisesta. Pienyyden etuna on, että samalle sirulle voidaan sijoittaa enemmän tehoa. Mitä enemmän transistoreita sirussa on, sitä nopeammin se voi tehdä työnsä. Tämä luo alalla kovaa kilpailua ja uudet teknologiat alentavat tuotantokustannuksia sirua kohden.
Tämä johti havaintoihin nimeltä Mooren laki,. jonka mukaan transistorien määrä tiheässä integroidussa piirissä kaksinkertaistuu noin joka toinen vuosi. Havainto on nimetty Gordon Mooren, Fairchild Semiconductorin ja Intelin perustajajäsenen mukaan, joka kirjoitti sitä kuvaavan paperin vuonna 1965. Nykyään kaksinkertaistumisjakso on usein lainattu 18 kuukaudeksi – Intelin johtajan David Housen mainitsema luku.
Tästä johtuen siruvalmistajilla on jatkuva paine keksiä jotain parempaa ja jopa halvempaa kuin se, mikä määriteltiin huipputekniikalla vain muutama kuukausi aiemmin. Siksi puolijohdeyritysten on ylläpidettävä suuria tutkimus- ja kehitysbudjetteja. Puolijohdemarkkinatutkimusyhdistys IC Insights raportoi puolijohdeyritysten lisäävän tutkimus- ja kehitysbudjetteja 9 % vuonna 2022. He ennustivat myös yhdistetyn vuosikasvun (CAGR) kasvavan noin 5,5 % vuosina 2022–2026.
Perinteisesti puolijohdeyritykset kontrolloivat koko tuotantoprosessia suunnittelusta valmistukseen. Silti monet sirujen valmistajat delegoivat nyt yhä enemmän tuotantoa muille alan toimijoille. Valimoyritykset, joiden ainoa liiketoiminta on valmistus, ovat viime aikoina nousseet etualalle tarjoamalla houkuttelevia ulkoistusvaihtoehtoja. Valimoiden lisäksi yhä erikoistuneiden suunnittelijoiden ja sirutestaajien joukot alkavat turvota. Siruyritykset ovat tulossa kevyemmiksi ja tehokkaammiksi. Chipsutuotanto muistuttaa nyt gourmet-ravintolakeittiötä, jossa kokit asettuvat jonoon lisäämään sekoitukseen juuri oikeaa maustetta.
1980-luvulla sirujen valmistajat elivät 10-30 prosentin tuotolla (toimivien laitteiden määrä kaikista valmistetuista).
Bloomberg 2021 -tutkimuksen mukaan sirujen valmistajat tavoittelevat vähintään 90 prosentin tuottoa (toimivien laitteiden määrä kaikista valmistetuista). Tämä vaatii erittäin kalliita valmistusprosesseja. Tämän seurauksena monet puolijohdeyritykset suunnittelevat ja markkinoivat, mutta päättävät ulkoistaa osan tai koko valmistuksen. Fabless -sirujen valmistajina tunnetuilla yrityksillä on suuri kasvupotentiaali, koska niitä eivät rasita valmistukseen tai "valmistukseen" liittyvät yleiskustannukset.
Investointi puolijohdeteollisuuteen
Yksittäisiin yrityksiin sijoittamisen lisäksi on olemassa useita tapoja seurata koko toimialan sijoitusten kehitystä. Näitä ovat vertailuindeksi PHLX Semiconductor Index,. joka tunnetaan nimellä SOX, sekä sen johdannaismuodot pörssirahastoissa. On myös indeksejä, jotka jakavat sektorin siruvalmistajiin ja sirulaitteiden valmistajiin. Jälkimmäinen kehittää ja myy puolijohteiden suunnitteluun ja testaamiseen käytettäviä koneita ja muita tuotteita.
Lisäksi tietyt ulkomaiset markkinat, kuten Taiwan, Etelä-Korea ja vähemmässä määrin Japani, ovat erittäin riippuvaisia puolijohteista, ja siksi niiden indeksit antavat myös vihjeitä globaalin teollisuuden terveydestä.
Erityisiä huomioita puolijohde-investoinnissa
Jos puolijohdesijoittajat voivat muistaa yhden asian, sen pitäisi olla, että puolijohdeteollisuus on erittäin syklinen. Puolijohdevalmistajat näkevät usein "buumin ja laskun" syklejä, jotka perustuvat sirupohjaisten tuotteiden kysyntään. Kun ajat ovat hyvät, sirujen valmistajien voittomarginaalit voivat nousta erittäin korkeiksi; kysynnän hiipuessa sirujen hinnat voivat kuitenkin laskea dramaattisesti ja niillä on suuri vaikutus monien toimialojen toimitusketjuihin.
Kysyntä seuraa tyypillisesti henkilökohtaisten tietokoneiden, matkapuhelimien ja muiden elektronisten laitteiden loppumarkkinoiden kysyntää. Kun ajat ovat hyvät, Intelin ja Toshiban kaltaiset yritykset eivät pysty valmistamaan mikrosiruja tarpeeksi nopeasti vastaamaan kysyntään. Kun ajat ovat vaikeita, ne voivat olla suorastaan raakoja. Esimerkiksi hidas PC-myynti voi saada alan – ja sen osakekurssit – perään.
Samaan aikaan ei ole järkevää puhua "sirukierrosta" ikään kuin se olisi luonteeltaan yksittäinen tapahtuma. Vaikka puolijohteet ovat edelleen perushyödykeliiketoimintaa, sen loppumarkkinoita on niin paljon – PC:t, viestintäinfrastruktuuri, autoteollisuus, kuluttajatuotteet jne. –, että on epätodennäköistä, että ylikapasiteetti yhdellä alueella kaataisi koko talon.
Syklisyysriskit
Yllättäen alan syklisyys voi tarjota sijoittajille jonkin verran mukavuutta. Joillakin muilla teknologia-aloilla, kuten tietoliikennelaitteissa, ei voi koskaan olla täysin varma siitä, onko omaisuus syklistä vai maallista. Sen sijaan sijoittajat voivat olla lähes varmoja siitä, että markkinat kääntyvät jossain vaiheessa ei niin kaukaisessa tulevaisuudessa.
Vaikka syklisyys tarjoaa jonkin verran mukavuutta, se luo myös riskin sijoittajille. Pelimerkkien valmistajien on rutiininomaisesti osallistuttava korkean panoksen uhkapeleihin. Suuri riski johtuu siitä, että suuren kehitysprojektin jälkeen voi kestää useita kuukausia tai jopa vuosia, ennen kuin yritykset saavat selville, ovatko he saavuttaneet jättipotin vai räjäyttäneet kaiken. Yksi syy viivästymiseen on toimialan kietoutunut mutta pirstoutunut rakenne: eri toimialoilla huippu ja pohja loppuvat eri aikoina.
Esimerkiksi valimoiden alhainen kohta saavuttaa usein paljon aikaisemmin kuin sirujen suunnittelijoiden. Toinen syy on alan pitkä toimitusaika : sirun kehittäminen tai valimon rakentaminen kestää vuosia, ja vielä kauemmin ennen kuin tuotteet ansaitsevat rahaa.
Puolijohdeyritykset kohtaavat klassisen ongelman siitä, onko teknologia, joka ohjaa markkinoita, vai markkinat, jotka ohjaavat tekniikkaa. Sijoittajien tulisi ymmärtää, että molemmat ovat voimassa puolijohdeteollisuudessa.
Koska yritykset käyttävät suuren osan tuloista tutkimukseen ja kehitykseen, jonka maksaminen voi kestää useita kuukausia tai jopa vuosia – ja joskus ei edes silloin, jos tekniikka on viallinen – sijoittajien tulee olla varovaisia sellaisten yritysten lausunnoissa, jotka väittävät saavansa uusin ja paras teknologia puolijohdeteollisuudessa.
Puolijohteiden UKK
Miten puolijohde eroaa johtimesta tai eristeestä?
Puolijohde toimii olennaisesti johtimen ja eristimen hybridinä. Kun johtimet ovat korkean johtavuuden omaavia materiaaleja, jotka sallivat varauksen virtauksen jännitteellä, ja eristeet eivät salli virran kulkemista, puolijohteet toimivat vuorotellen eristimenä ja johtimina tarvittaessa.
Mikä on N-tyypin puolijohde?
N-tyypin puolijohde on epäpuhtauksien sekoitettu puolijohde, joka käyttää viisiarvoisia epäpuhtaita atomeja, kuten fosforia, arseenia, antimonia, vismuttia.
Mikä on P-tyypin puolijohde?
P-tyypin puolijohde on ulkopuolisen puolijohteen tyyppi, joka sisältää kolmiarvoisia epäpuhtauksia, kuten booria ja alumiinia, mikä lisää puhtaasti piistä valmistetun normaalin puolijohteen johtavuustasoa.
Mikä on sisäinen puolijohde?
Sisäinen eli puhdas puolijohde on puolijohde, johon ei ole lisätty epäpuhtauksia tai lisäaineita, kuten p- ja n-tyypin puolijohteiden tapauksessa. Sisäisissä puolijohteissa virittyneiden elektronien lukumäärä ja reikien lukumäärä ovat yhtä suuret: n = p.
Kohokohdat
Puolijohdeteollisuus elää – ja kuolee – yksinkertaisen uskon mukaan: pienempi, nopeampi ja halvempi.
Sijoittajien tulee muistaa, että puolijohdeteollisuus on erittäin syklistä, ja se on alttiina ajoittain nousuille ja laskuille.
Puolijohde, jota löytyy tuhansista elektroniikkatuotteista, on materiaali, joka johtaa sähköä enemmän kuin eriste mutta vähemmän kuin puhdas johdin.
Puolijohteita on neljää perustyyppiä.
Sen lisäksi, että investoidaan tiettyihin puolijohteita valmistaviin yrityksiin, on olemassa myös ETF:itä, indeksirahastoja ja indeksejä, jotka jakavat alan siruvalmistajiin ja sirulaitteiden valmistajiin.
