Halvleder

Hvad er en halvleder?

En halvleder er et materialeprodukt, der normalt består af silicium, som leder elektricitet mere end en isolator, såsom glas, men mindre end en ren leder, såsom kobber eller aluminium. Deres ledningsevne og andre egenskaber kan ændres med indførelsen af urenheder, kaldet doping, for at imødekomme de specifikke behov for den elektroniske komponent, hvori den befinder sig.

Også kendt som semis eller chips, halvledere kan findes i tusindvis af produkter såsom computere, smartphones,. apparater, gaming hardware og medicinsk udstyr.

Forståelse af halvledere

Halvlederenheder kan vise en række nyttige egenskaber, såsom at vise variabel modstand, at sende strøm lettere i den ene retning end den anden og reagere på lys og varme. Deres faktiske funktion omfatter forstærkning af signaler, omskiftning og energikonvertering. Derfor finder de udbredt brug i næsten alle industrier, og de virksomheder, der fremstiller og tester dem, anses for at være fremragende indikatorer for sundheden i den samlede økonomi.

Typer af halvledere

I store træk falder halvledere ind i fire hovedproduktkategorier:

###Hukommelse

Hukommelseschips fungerer som midlertidige lagerhuse af data og videregiver information til og fra computerenheders hjerner. Konsolideringen af hukommelsesmarkedet fortsætter, hvilket driver hukommelsespriserne så lave, at kun få giganter som Toshiba, Samsung og NEC har råd til at blive i spillet.

###Mikroprocessorer

Disse er centrale behandlingsenheder, der indeholder den grundlæggende logik til at udføre opgaver. Intels dominans af mikroprocessorsegmentet har tvunget næsten alle andre konkurrenter, med undtagelse af Advanced Micro Devices, ud af det almindelige marked og ind i mindre nicher eller helt andre segmenter.

Commodity Integrated Circuit

Nogle gange kaldet "standardchips", produceres disse i store partier til rutinemæssige behandlingsformål. Domineret af meget store asiatiske chipproducenter tilbyder dette segment knivskarpe fortjenstmargener, som kun de største halvledervirksomheder kan konkurrere om.

###Kompleks SOC

"System på en chip" handler i bund og grund om at skabe en integreret kredsløbschip med et helt systems kapacitet på. Markedet kredser om den stigende efterspørgsel efter forbrugerprodukter, der kombinerer nye funktioner og lavere priser. Med dørene til markederne for hukommelse, mikroprocessor og integrerede kredsløb tæt lukket, er SOC-segmentet uden tvivl det eneste tilbage med mulighed for at tiltrække en bred vifte af virksomheder.

Halvlederindustrien

Succes i halvlederindustrien afhænger af at skabe mindre, hurtigere og billigere produkter. Fordelen ved at være lille er, at der kan placeres mere strøm på den samme chip. Jo flere transistorer på en chip, jo hurtigere kan den udføre sit arbejde. Dette skaber hård konkurrence i industrien, og nye teknologier sænker produktionsomkostningerne pr. chip.

Dette gav anledning til observationerne kaldet Moores lov,. som siger, at antallet af transistorer i et tæt integreret kredsløb fordobles cirka hvert andet år. Observationen er opkaldt efter Gordon Moore, medstifteren af Fairchild Semiconductor og Intel, som skrev et papir, der beskrev det i 1965. I dag citeres fordoblingsperioden ofte som 18 måneder - det tal, der citeres af Intel-direktør David House.

Som følge heraf er der konstant pres på chipproducenter for at komme med noget bedre og endda billigere end det, der definerede state-of-the-art kun få måneder før. Derfor skal halvledervirksomheder opretholde store forsknings- og udviklingsbudgetter. Halvledermarkedsforskningsforeningen IC Insights rapporterede, at halvledervirksomheder forventes at øge forsknings- og udviklingsbudgetterne med 9 % i 2022. De forudsagde også, at den sammensatte årlige vækstrate (CAGR) også vil vokse omkring 5,5 % mellem 2022 og 2026.

Traditionelt kontrollerede halvledervirksomheder hele produktionsprocessen, fra design til fremstilling. Alligevel uddelegerer mange chipproducenter nu mere og mere produktion til andre i branchen. Støberivirksomheder, hvis eneste forretning er fremstilling, er for nylig kommet i forgrunden og tilbyder attraktive outsourcingsmuligheder. Ud over støberier begynder rækken af stadig mere specialiserede designere og spåntestere at svulme op. Chipvirksomheder er ved at blive slankere og mere effektive. Chipproduktionen minder nu om et gourmetrestaurantkøkken, hvor kokke står i kø for at tilføje det helt rigtige krydderi til blandingen.

I 1980'erne levede chipproducenterne med et udbytte (antal driftsenheder ud af alle fremstillede) på 10-30%.

Bloomberg 2021-forskning tilrådede, at chipproducenter skyder efter udbytte (antal operationelle enheder ud af alle fremstillede) ikke mindre end 90 %. Dette kræver meget dyre fremstillingsprocesser. Som følge heraf udfører mange halvledervirksomheder design og markedsføring, men vælger at outsource noget eller hele produktionen. Disse virksomheder, der er kendt som fabelløse chipproducenter, har et højt vækstpotentiale, fordi de ikke er belastet af de omkostninger, der er forbundet med fremstilling eller "fremstilling".

Investering i halvlederindustrien

Udover at investere i individuelle virksomheder er der flere måder at overvåge investeringsresultatet i den overordnede sektor. Disse omfatter benchmark PHLX Semiconductor Index,. kendt som SOX, såvel som dets afledte former i børshandlede fonde. Der er også indeks, der opdeler sektoren til chipproducenter og chipudstyrsproducenter. Sidstnævnte udvikler og sælger maskiner og andre produkter, der bruges til at designe og teste halvledere.

Derudover er visse oversøiske markeder, såsom Taiwan, Sydkorea og i mindre grad Japan, stærkt afhængige af halvledere, og derfor giver deres indekser også fingerpeg om den globale industris helbred.

Særlige overvejelser for halvlederinvesteringer

Hvis halvlederinvestorer kan huske én ting, burde det være, at halvlederindustrien er meget cyklisk. Halvlederproducenter ser ofte "boom og bust"-cyklusser baseret på den underliggende efterspørgsel efter chip-baserede produkter. Når tiderne er gode, kan avancerne løbe meget høje for chipproducenter; Når efterspørgslen falder igennem, kan chippriserne dog falde dramatisk og have stor effekt på mange industriers forsyningskæder.

Efterspørgslen følger typisk slutmarkedets efterspørgsel efter personlige computere, mobiltelefoner og andet elektronisk udstyr. Når tiderne er gode, kan virksomheder som Intel og Toshiba ikke producere mikrochips hurtigt nok til at imødekomme efterspørgslen. Når tiderne er hårde, kan de være direkte brutale. Langsomt pc-salg kan f.eks. få industrien – og dens aktiekurser – til at gå i stå.

Samtidig giver det ikke mening at tale om "chipcyklussen", som om det var en begivenhed af enestående karakter. Mens halvledere stadig er en råvareforretning i bund og grund, er dens slutmarkeder så mange - pc'er, kommunikationsinfrastruktur, bilindustrien, forbrugerprodukter osv. - at det er usandsynligt, at overskydende kapacitet i ét område vil bringe hele huset ned.

Risiciene ved cyklikalitet

Overraskende nok kan branchens cykliske karakter give en vis grad af komfort for investorerne. I nogle andre teknologisektorer, såsom telekommunikationsudstyr, kan man aldrig være helt sikker på, om formuer er cykliske eller sekulære. Derimod kan investorer være næsten sikre på, at markedet vil vende på et tidspunkt i en ikke så fjern fremtid.

Mens cyklikalitet giver en vis komfort, skaber det også en risiko for investorerne. Chipmakere skal rutinemæssigt deltage i high-stakes gambling. Den store risiko kommer af, at det kan tage mange måneder, ja endda år, efter et større udviklingsprojekt for virksomheder at finde ud af, om de har ramt jackpotten, eller blæst det hele. En årsag til forsinkelsen er industriens sammenflettede, men fragmenterede struktur: Forskellige sektorer topper og bunder på forskellige tidspunkter.

For eksempel kommer lavpunktet for støberier ofte meget hurtigere, end det gør for spåndesignere. En anden grund er industriens lange gennemløbstid : Det tager år at udvikle en chip eller bygge et støberi, og endnu længere tid, før produkterne tjener penge.

Halvledervirksomheder står over for den klassiske gåde om, hvorvidt det er teknologien, der driver markedet eller markedet, der driver teknologien. Investorer bør erkende, at begge har gyldighed for halvlederindustrien.

Fordi virksomheder bruger en stor mængde indtægter på forskning og udvikling, der kan tage flere måneder eller endda år at betale sig – og nogle gange ikke engang da, hvis teknologien er defekt – bør investorer være på vagt over for udtalelser fra virksomheder, der hævder at have nyeste og bedste teknologi i halvlederindustrien.

Ofte stillede spørgsmål om halvledere

Hvordan adskiller en halvleder sig fra en leder eller en isolator?

En halvleder fungerer i det væsentlige som en hybrid af en leder og en isolator. Mens ledere er materialer med høj ledningsevne, der tillader strømning af ladning, når de påføres med en spænding, og isolatorer ikke tillader strømflow, fungerer ledere skiftevis som en isolator og leder, hvor det er nødvendigt.

Hvad er en N-Type Semiconductor?

En n-type halvleder er en urenhedsblandet halvleder, der bruger pentavalente urene atomer som fosfor, arsen, antimon, bismuth.

Hvad er en P-type halvleder?

En p-type halvleder er en type ydre halvleder, der indeholder trivalente urenheder såsom bor og aluminium, hvilket øger niveauet af ledningsevne af en normal halvleder lavet udelukkende af silicium.

Hvad er en intrinsic Semiconductor?

En iboende eller ren halvleder er en halvleder, der ikke er tilsat nogen urenheder eller dopingstoffer, som i tilfældet med p-type og n-type halvledere. I iboende halvledere er antallet af exciterede elektroner og antallet af huller ens: n = p.

##Højdepunkter

• Halvlederindustrien lever – og dør – af en simpel tro: mindre, hurtigere og billigere.

• Investorer bør huske på, at halvlederindustrien er meget cyklisk, underlagt periodiske højkonjunkturer.

• En halvleder findes i tusindvis af elektroniske produkter og er et materiale, der leder elektricitet mere end en isolator, men mindre end en ren leder.

• Der er fire grundlæggende typer af halvledere.

• Udover at investere i specifikke virksomheder, der fremstiller halvledere, er der også ETF'er, indeksfonde og indekser, der opdeler sektoren til chipproducenter og chipudstyrsproducenter.