Semiconduttore

Che cos'è un semiconduttore?

Un semiconduttore è un prodotto materiale solitamente costituito da silicio, che conduce l'elettricità più di un isolante, come il vetro, ma meno di un conduttore puro, come il rame o l'alluminio. La loro conducibilità e altre proprietà possono essere alterate con l'introduzione di impurità, dette doping, per soddisfare le esigenze specifiche del componente elettronico in cui risiede.

Conosciuti anche come semiconduttori o chip, i semiconduttori possono essere trovati in migliaia di prodotti come computer, smartphone,. elettrodomestici, hardware di gioco e apparecchiature mediche.

Capire i semiconduttori

I dispositivi a semiconduttore possono mostrare una gamma di proprietà utili come mostrare una resistenza variabile, far passare la corrente più facilmente in una direzione rispetto all'altra e reagire alla luce e al calore. La loro funzione effettiva include l'amplificazione dei segnali, la commutazione e la conversione dell'energia. Pertanto, trovano un uso diffuso in quasi tutti i settori e le aziende che li producono e li testano sono considerati ottimi indicatori della salute dell'economia complessiva.

Tipi di semiconduttori

In generale, i semiconduttori rientrano in quattro categorie di prodotti principali:

Memoria

I chip di memoria fungono da depositi temporanei di dati e trasmettono informazioni da e verso il cervello dei dispositivi informatici. Il consolidamento del mercato delle memorie continua, portando i prezzi delle memorie così bassi che solo pochi giganti come Toshiba, Samsung e NEC possono permettersi di rimanere in gioco.

Microprocessori

Si tratta di unità di elaborazione centrali che contengono la logica di base per eseguire le attività. Il dominio di Intel nel segmento dei microprocessori ha costretto quasi tutti gli altri concorrenti, ad eccezione di Advanced Micro Devices, a uscire dal mercato mainstream ea rientrare in nicchie più piccole o segmenti completamente diversi.

Circuito integrato delle merci

A volte chiamati "chip standard", questi sono prodotti in enormi lotti per scopi di elaborazione di routine. Dominato da grandissimi produttori di chip asiatici, questo segmento offre margini di profitto estremamente ridotti per i quali solo le più grandi aziende di semiconduttori possono competere.

SOC complesso

"System on a Chip" riguarda essenzialmente la creazione di un chip di circuito integrato con la capacità di un intero sistema su di esso. Il mercato ruota attorno alla crescente domanda di prodotti di consumo che combinano nuove caratteristiche e prezzi più bassi. Con le porte ai mercati della memoria, dei microprocessori e dei circuiti integrati di base ben chiusi, il segmento SOC è probabilmente l'unico rimasto con opportunità sufficienti per attrarre un'ampia gamma di aziende.

L'industria dei semiconduttori

Il successo nell'industria dei semiconduttori dipende dalla creazione di prodotti più piccoli, più veloci e più economici. Il vantaggio di essere piccoli è che è possibile mettere più potenza sullo stesso chip. Più transistor ci sono su un chip, più velocemente può fare il suo lavoro. Ciò crea una forte concorrenza nel settore e le nuove tecnologie riducono il costo di produzione per chip.

Ciò ha dato origine alle osservazioni chiamate Legge di Moore,. che afferma che il numero di transistor in un circuito integrato denso raddoppia circa ogni due anni. L'osservazione prende il nome da Gordon Moore, il co-fondatore di Fairchild Semiconductor e Intel, che scrisse un articolo descrivendolo nel 1965. Al giorno d'oggi, il periodo di raddoppio è spesso citato come 18 mesi, la cifra citata dal dirigente di Intel David House.

Di conseguenza, c'è una pressione costante sui produttori di chip per trovare qualcosa di meglio e anche più economico di quello che solo pochi mesi prima definiva lo stato dell'arte. Pertanto, le aziende di semiconduttori devono mantenere ampi budget di ricerca e sviluppo . L'associazione per le ricerche di mercato dei semiconduttori IC Insights ha riferito che le società di semiconduttori dovrebbero aumentare i budget di ricerca e sviluppo del 9% nel 2022. Hanno anche previsto che anche il tasso di crescita annuale composto (CAGR) crescerà di circa il 5,5% tra il 2022 e il 2026.

Tradizionalmente, le aziende di semiconduttori controllavano l'intero processo produttivo, dalla progettazione alla produzione. Eppure molti produttori di chip stanno delegando sempre più produzione ad altri nel settore. Le società di fonderia, la cui unica attività è la produzione, sono recentemente venute alla ribalta, fornendo interessanti opzioni di outsourcing. Oltre alle fonderie, iniziano a crescere le fila dei progettisti e dei chip tester sempre più specializzati. Le società di chip stanno emergendo più snelle ed efficienti. La produzione di patatine ora assomiglia alla cucina di un ristorante gourmet, dove gli chef si mettono in fila per aggiungere la giusta spezia al mix.

Negli anni '80, i produttori di chip vivevano con rendimenti (numero di dispositivi operativi su tutti prodotti) del 10-30%.

La ricerca di Bloomberg 2021 ha consigliato che i produttori di chip puntano a rendimenti (numero di dispositivi operativi su tutti prodotti) non inferiori al 90%. Ciò richiede processi di produzione molto costosi. Di conseguenza, molte aziende di semiconduttori si occupano di progettazione e marketing ma scelgono di esternalizzare parte o tutta la produzione. Conosciute come produttori di chip fabless,. queste aziende hanno un alto potenziale di crescita perché non sono gravate dalle spese generali associate alla produzione o alla "fabbricazione".

Investire nel settore dei semiconduttori

Oltre a investire in singole società, esistono diversi modi per monitorare la performance degli investimenti dell'intero settore. Questi includono l'indice di riferimento PHLX Semiconductor Index,. noto come SOX, nonché le sue forme derivate in fondi negoziati in borsa. Ci sono anche indici che suddividono il settore in produttori di chip e produttori di apparecchiature per chip. Quest'ultimo sviluppa e vende macchinari e altri prodotti utilizzati per progettare e testare semiconduttori.

Inoltre, alcuni mercati esteri, come Taiwan, Corea del Sud e, in misura minore, il Giappone, dipendono fortemente dai semiconduttori e quindi i loro indici forniscono anche indizi sulla salute dell'industria globale.

Considerazioni speciali per gli investimenti nei semiconduttori

Se gli investitori di semiconduttori possono ricordare una cosa, dovrebbe essere che l'industria dei semiconduttori è altamente ciclica. I produttori di semiconduttori vedono spesso cicli di "boom and bust" basati sulla domanda sottostante di prodotti basati su chip. Quando i tempi sono buoni, i margini di profitto possono essere molto alti per i produttori di chip; quando la domanda diminuisce, tuttavia, i prezzi dei chip possono diminuire drasticamente e avere un effetto importante sulle catene di approvvigionamento di molti settori.

La domanda in genere tiene traccia della domanda del mercato finale di personal computer, telefoni cellulari e altre apparecchiature elettroniche. Quando i tempi sono favorevoli, aziende come Intel e Toshiba non sono in grado di produrre microchip abbastanza rapidamente per soddisfare la domanda. Quando i tempi sono difficili, possono essere decisamente brutali. Le lente vendite di PC, ad esempio, possono mandare in tilt il settore e i suoi prezzi delle azioni.

Allo stesso tempo, non ha senso parlare di "ciclo dei chip" come se fosse un evento di natura singolare. Sebbene i semiconduttori siano ancora un'attività di base nel settore delle materie prime, i suoi mercati finali sono così numerosi (PC, infrastrutture di comunicazione, automobili, prodotti di consumo, ecc.) che è improbabile che l'eccesso di capacità in un'area possa far crollare l'intera casa.

I rischi della ciclicità

Sorprendentemente, la ciclicità del settore può fornire un certo conforto agli investitori. In alcuni altri settori tecnologici, come le apparecchiature per le telecomunicazioni, non si può mai essere del tutto sicuri se le fortune siano cicliche o secolari. Al contrario, gli investitori possono essere quasi certi che il mercato cambierà ad un certo punto in un futuro non troppo lontano.

Sebbene la ciclicità offra un certo conforto, crea anche un rischio per gli investitori. I produttori di chip devono regolarmente prendere parte a giochi d'azzardo ad alto rischio. Il grande rischio deriva dal fatto che possono volerci molti mesi, o addirittura anni, dopo un grande progetto di sviluppo per le aziende per scoprire se hanno vinto il jackpot o se hanno fatto saltare tutto. Una delle cause del ritardo è la struttura intrecciata ma frammentata del settore: settori diversi raggiungono il picco e il minimo in momenti diversi.

Ad esempio, il punto più basso per le fonderie arriva spesso molto prima di quanto non accada per i progettisti di chip. Un altro motivo è il lungo tempo di consegna del settore : ci vogliono anni per sviluppare un chip o costruire una fonderia e anche più tempo prima che i prodotti facciano soldi.

Le aziende di semiconduttori devono affrontare il classico enigma se sia la tecnologia a guidare il mercato o il mercato a guidare la tecnologia. Gli investitori dovrebbero riconoscere che entrambi hanno validità per l'industria dei semiconduttori.

Poiché le aziende spendono una grande quantità di entrate in ricerca e sviluppo che possono richiedere diversi mesi o addirittura anni per ripagare, e talvolta nemmeno allora se la tecnologia è difettosa, gli investitori dovrebbero diffidare delle dichiarazioni fatte da aziende che affermano di avere il la più recente e migliore tecnologia nel settore dei semiconduttori.

Domande frequenti sui semiconduttori

In che cosa differisce un semiconduttore da un conduttore o un isolante?

Un semiconduttore funziona essenzialmente come un ibrido tra un conduttore e un isolante. Mentre i conduttori sono materiali ad alta conduttività che consentono il flusso di carica quando applicati con una tensione e gli isolanti non consentono il flusso di corrente, i semiconduttori agiscono alternativamente come isolante e conduttore ove necessario.

Che cos'è un semiconduttore di tipo N?

Un semiconduttore di tipo n è un semiconduttore misto di impurità che utilizza atomi impuri pentavalenti come fosforo, arsenico, antimonio, bismuto.

Che cos'è un semiconduttore di tipo P?

Un semiconduttore di tipo p è un tipo di semiconduttore estrinseco che contiene impurità trivalenti come boro e alluminio che aumentano il livello di conducibilità di un normale semiconduttore fatto esclusivamente di silicio.

Che cos'è un semiconduttore intrinseco?

Un semiconduttore intrinseco o puro è un semiconduttore a cui non vengono aggiunte impurità o droganti, come nel caso dei semiconduttori di tipo p e di tipo n. Nei semiconduttori intrinseci, il numero di elettroni eccitati e il numero di lacune sono uguali: n = p.

Mette in risalto

• L'industria dei semiconduttori vive e muore per un semplice credo: più piccola, più veloce e più economica.

• Gli investitori dovrebbero tenere a mente che l'industria dei semiconduttori è altamente ciclica, soggetta a periodici boom e bust.

• Presente in migliaia di prodotti elettronici, un semiconduttore è un materiale che conduce l'elettricità più di un isolante ma meno di un puro conduttore.

• Esistono quattro tipi fondamentali di semiconduttori.

• Oltre a investire in società specifiche che producono semiconduttori, ci sono anche ETF, fondi indicizzati e indici che suddividono il settore in produttori di chip e produttori di apparecchiature per chip.