Halvleder

Hva er en halvleder?

En halvleder er et materialprodukt som vanligvis består av silisium, som leder elektrisitet mer enn en isolator, for eksempel glass, men mindre enn en ren leder, for eksempel kobber eller aluminium. Deres ledningsevne og andre egenskaper kan endres med innføring av urenheter, kalt doping, for å møte de spesifikke behovene til den elektroniske komponenten den befinner seg i.

Halvledere, også kjent som halvledere, eller brikker, kan finnes i tusenvis av produkter som datamaskiner, smarttelefoner,. apparater, spillmaskinvare og medisinsk utstyr.

Forstå halvledere

Halvlederenheter kan vise en rekke nyttige egenskaper som å vise variabel motstand, sende strøm lettere i én retning enn den andre, og reagere på lys og varme. Deres faktiske funksjon inkluderer forsterkning av signaler, svitsjing og energikonvertering. Derfor finner de utbredt bruk i nesten alle bransjer, og selskapene som produserer og tester dem anses å være utmerkede indikatorer på helsen til den generelle økonomien.

Typer halvledere

I store trekk faller halvledere inn i fire hovedproduktkategorier:

Minne

Minnebrikker fungerer som midlertidige lagre av data og sender informasjon til og fra datamaskinens hjerner. Konsolideringen av minnemarkedet fortsetter, og driver minneprisene så lave at bare noen få giganter som Toshiba, Samsung og NEC har råd til å bli i spillet.

Mikroprosessorer

Dette er sentrale behandlingsenheter som inneholder den grunnleggende logikken for å utføre oppgaver. Intels dominans av mikroprosessorsegmentet har tvunget nesten alle andre konkurrenter, med unntak av Advanced Micro Devices, ut av det vanlige markedet og inn i mindre nisjer eller helt andre segmenter.

Vareintegrert krets

Noen ganger kalt "standardsjetonger", disse produseres i store partier for rutinemessige behandlingsformål. Dominert av svært store asiatiske brikkeprodusenter, tilbyr dette segmentet syltemme fortjenestemarginer som bare de største halvlederselskapene kan konkurrere om.

Kompleks SOC

"System on a Chip" handler i hovedsak om å lage en integrert kretsbrikke med et helt systems kapasitet på den. Markedet dreier seg om den økende etterspørselen etter forbrukerprodukter som kombinerer nye funksjoner og lavere priser. Med dørene til markedene for minne-, mikroprosessor- og vareintegrerte kretser tett lukket, er SOC-segmentet uten tvil det eneste som har nok mulighet til å tiltrekke seg et bredt spekter av selskaper.

Halvlederindustrien

Suksess i halvlederindustrien avhenger av å lage mindre, raskere og billigere produkter. Fordelen med å være liten er at mer kraft kan plasseres på samme brikke. Jo flere transistorer på en brikke, jo raskere kan den gjøre jobben sin. Dette skaper hard konkurranse i bransjen og nye teknologier senker produksjonskostnadene per brikke.

Dette ga opphav til observasjonene kalt Moores lov,. som sier at antallet transistorer i en tett integrert krets dobles omtrent hvert annet år. Observasjonen er oppkalt etter Gordon Moore, medgründeren av Fairchild Semiconductor og Intel, som skrev en artikkel som beskrev den i 1965. I dag er doblingsperioden ofte sitert som 18 måneder – tallet sitert av Intel-sjef David House.

Som et resultat er det konstant press på brikkeprodusenter for å komme opp med noe bedre og enda billigere enn det som definerte state-of-the-art bare noen få måneder før. Derfor må halvlederselskaper opprettholde store forsknings- og utviklingsbudsjetter. Halvledermarkedsundersøkelsesforeningen IC Insights rapporterte at halvlederselskaper forventes å øke forsknings- og utviklingsbudsjettene med 9 % i 2022. De spådde også at den sammensatte årlige vekstraten (CAGR) også vil vokse rundt 5,5 % mellom 2022 og 2026.

Tradisjonelt kontrollerte halvlederbedrifter hele produksjonsprosessen, fra design til produksjon. Likevel deler mange brikkeprodusenter nå mer og mer produksjon til andre i bransjen. Støperiselskaper, hvis eneste virksomhet er produksjon, har nylig kommet i forgrunnen, og tilbyr attraktive outsourcingsalternativer. I tillegg til støperier begynner rekkene av stadig mer spesialiserte designere og chiptestere å svulme opp. Chipselskaper blir slankere og mer effektive. Chipproduksjon ligner nå et gourmetrestaurantkjøkken, der kokker står i kø for å tilsette akkurat det rette krydderet til blandingen.

På 1980-tallet levde brikkeprodusentene med utbytte (antall driftsenheter av alle produserte) på 10-30 %.

Bloomberg 2021-undersøkelser anbefalte at brikkeprodusenter søker etter avkastning (antall driftsenheter av alle produserte) ikke mindre enn 90 %. Dette krever svært kostbare produksjonsprosesser. Som et resultat utfører mange halvlederselskaper design og markedsføring, men velger å sette ut deler av eller hele produksjonen. Disse selskapene, som er kjent som fabelløse brikkeprodusenter, har høyt vekstpotensial fordi de ikke er belastet av overhead forbundet med produksjon, eller "fabrikasjon".

Investering i halvlederindustrien

Bortsett fra å investere i individuelle selskaper, er det flere måter å overvåke investeringsresultatet for den samlede sektoren. Disse inkluderer referanseindeksen PHLX Semiconductor Index,. kjent som SOX, samt dens derivatformer i børshandlede fond. Det er også indekser som deler sektoren ned til brikkeprodusenter og brikkeutstyrsprodusenter. Sistnevnte utvikler og selger maskiner og andre produkter som brukes til å designe og teste halvledere.

I tillegg er visse markeder i utlandet, som Taiwan, Sør-Korea og i mindre grad Japan, svært avhengige av halvledere, og derfor gir deres indekser også ledetråder om helsen til den globale industrien.

Spesielle hensyn for halvlederinvesteringer

Hvis halvlederinvestorer kan huske én ting, bør det være at halvlederindustrien er svært syklisk. Halvlederprodusenter ser ofte «boom and bust»-sykluser basert på den underliggende etterspørselen etter brikkebaserte produkter. Når tidene er gode, kan fortjenestemarginene bli svært høye for chipmakere; når etterspørselen faller, kan imidlertid chipprisene falle dramatisk og ha stor effekt på mange bransjers forsyningskjeder.

Etterspørselen følger vanligvis sluttmarkedets etterspørsel etter personlige datamaskiner, mobiltelefoner og annet elektronisk utstyr. Når tidene er gode, kan ikke selskaper som Intel og Toshiba produsere mikrobrikker raskt nok til å møte etterspørselen. Når tidene er tøffe, kan de være direkte brutale. Langsomt PC-salg, for eksempel, kan få industrien – og dens aksjekurser – til å snurre.

Samtidig gir det ikke mening å snakke om "chipsyklusen" som om det var en begivenhet av enestående natur. Mens halvledere fortsatt er en råvarevirksomhet i bunn og grunn, er sluttmarkedene så mange – PC-er, kommunikasjonsinfrastruktur, bilindustri, forbrukerprodukter osv. – at det er usannsynlig at overskuddskapasitet i ett område vil ødelegge hele huset.

Risikoen ved syklisitet

Overraskende nok kan sykliskiteten til bransjen gi en viss grad av komfort for investorer. I noen andre teknologisektorer, som telekomutstyr, kan man aldri være helt sikker på om formuer er sykliske eller sekulære. Derimot kan investorer være nesten sikre på at markedet vil snu på et tidspunkt i en ikke så fjern fremtid.

Mens sykliskitet gir en viss komfort, skaper det også en risiko for investorer. Chipmakere må rutinemessig delta i gambling med høy innsats. Den store risikoen kommer fra det faktum at det kan ta mange måneder, eller til og med år, etter et stort utviklingsprosjekt for selskaper å finne ut om de har truffet jackpotten, eller blåst det hele. En årsak til forsinkelsen er den sammenvevde, men fragmenterte strukturen i industrien: Ulike sektorer topper og bunner ut til forskjellige tider.

For eksempel kommer lavpunktet for støperier ofte mye raskere enn det gjør for chipdesignere. En annen grunn er industriens lange ledetid : Det tar år å utvikle en brikke eller bygge et støperi, og enda lenger før produktene tjener penger.

Halvlederselskaper står overfor den klassiske gåten om det er teknologien som driver markedet eller markedet som driver teknologien. Investorer bør erkjenne at begge har gyldighet for halvlederindustrien.

Fordi selskaper bruker store inntekter på forskning og utvikling som kan ta flere måneder eller til og med år å betale seg – og noen ganger ikke engang da hvis teknologien er feil – bør investorer være forsiktige med uttalelser fra selskaper som hevder å ha nyeste og beste teknologien i halvlederindustrien.

Vanlige spørsmål om halvledere

Hvordan skiller en halvleder seg fra en leder eller en isolator?

En halvleder fungerer i hovedsak som en hybrid av en leder og en isolator. Mens ledere er materialer med høy ledningsevne som tillater flyt av ladning når det påføres en spenning, og isolatorer ikke tillater strømflyt, fungerer halvledere vekselvis som en isolator og leder der det er nødvendig.

Hva er en N-type halvleder?

En n-type halvleder er en urenhetsblandet halvleder som bruker femverdige urene atomer som fosfor, arsen, antimon, vismut.

Hva er en P-type halvleder?

En p-type halvleder er en type ytre halvleder som inneholder treverdige urenheter som bor og aluminium som øker ledningsevnen til en normal halvleder laget av rent silisium.

Hva er en indre halvleder?

En iboende eller ren halvleder er en halvleder som ikke har noen urenheter eller dopingmidler tilsatt, som i tilfellet med p-type og n-type halvledere. I indre halvledere er antall eksiterte elektroner og antall hull like: n = p.

Høydepunkter

– Halvlederindustrien lever – og dør – av en enkel trosbekjennelse: mindre, raskere og billigere.

• Investorer bør huske på at halvlederindustrien er svært syklisk, utsatt for periodiske høykonjunkturer.

– En halvleder finnes i tusenvis av elektroniske produkter, og er et materiale som leder elektrisitet mer enn en isolator, men mindre enn en ren leder.

– Det er fire grunnleggende typer halvledere.

– Ved siden av å investere i spesifikke selskaper som produserer halvledere, finnes det også ETFer, indeksfond og indekser som bryter sektoren ned til brikkeprodusenter og produsenter av brikkeutstyr.