Полупроводник
Что такое полупроводник?
Полупроводник — это материальный продукт, обычно состоящий из кремния, который проводит больше электричества, чем изолятор, такой как стекло, но меньше, чем чистый проводник, такой как медь или алюминий. Их проводимость и другие свойства могут быть изменены путем введения примесей, называемых легированием, для удовлетворения конкретных потребностей электронных компонентов, в которых они находятся.
Полупроводники, также известные как полуфабрикаты или чипы, можно найти в тысячах продуктов, таких как компьютеры, смартфоны,. бытовая техника, игровое оборудование и медицинское оборудование.
Понимание полупроводников
Полупроводниковые устройства могут проявлять ряд полезных свойств, таких как переменное сопротивление, более легкая передача тока в одном направлении, чем в другом, и реакция на свет и тепло. Их фактическая функция включает усиление сигналов, переключение и преобразование энергии. Поэтому они находят широкое применение почти во всех отраслях промышленности, а компании, которые их производят и тестируют, считаются отличными индикаторами здоровья экономики в целом.
Типы полупроводников
Вообще говоря, полупроводники делятся на четыре основные категории продуктов:
Память
Чипы памяти служат временным хранилищем данных и передают информацию в мозг компьютерных устройств и обратно. Консолидация рынка памяти продолжается, в результате чего цены на память настолько низки, что лишь немногие гиганты, такие как Toshiba, Samsung и NEC, могут позволить себе остаться в игре.
Микропроцессоры
Это центральные процессоры, содержащие базовую логику для выполнения задач. Доминирование Intel в сегменте микропроцессоров вытеснило почти всех остальных конкурентов, за исключением Advanced Micro Devices, с основного рынка в меньшие ниши или вообще в другие сегменты.
Товарная интегральная схема
Иногда называемые «стандартными чипами», они производятся огромными партиями для рутинной обработки. В этом сегменте, где доминируют очень крупные азиатские производители чипов, маржа прибыли мизерна, за которую могут конкурировать только крупнейшие полупроводниковые компании.
Комплекс СОК
«Система на чипе» — это, по сути, создание микросхемы интегральной схемы с возможностями всей системы. Рынок вращается вокруг растущего спроса на потребительские товары, которые сочетают в себе новые функции и более низкие цены. Поскольку двери на рынки памяти, микропроцессоров и промышленных интегральных схем плотно закрыты, сегмент SOC, пожалуй, единственный оставшийся с достаточными возможностями для привлечения широкого круга компаний.
Полупроводниковая промышленность
Успех в полупроводниковой промышленности зависит от создания более компактных, быстрых и дешевых продуктов. Преимущество маленького размера заключается в том, что на один и тот же чип можно поместить больше энергии. Чем больше транзисторов на чипе, тем быстрее он может работать. Это создает жесткую конкуренцию в отрасли, а новые технологии снижают себестоимость производства чипа.
Это привело к наблюдению , известному как закон Мура,. который гласит, что количество транзисторов в плотной интегральной схеме удваивается примерно каждые два года. Наблюдение названо в честь Гордона Мура, соучредителя компаний Fairchild Semiconductor и Intel, который написал статью, описывающую его в 1965 году. В настоящее время период удвоения часто называют 18 месяцами — эту цифру приводит исполнительный директор Intel Дэвид Хаус.
В результате на производителей микросхем постоянно оказывается давление, чтобы они придумали что-то лучшее и даже более дешевое, чем то, что определяло уровень техники всего несколько месяцев назад. Поэтому полупроводниковым компаниям необходимо поддерживать большие бюджеты на исследования и разработки . Ассоциация исследования рынка полупроводников IC Insights сообщила, что полупроводниковые компании, как ожидается, увеличат бюджеты на исследования и разработки на 9% в 2022 году. Они также прогнозируют, что совокупный годовой темп роста (CAGR) также вырастет примерно на 5,5% в период с 2022 по 2026 год.
Традиционно полупроводниковые компании контролировали весь производственный процесс, от проектирования до производства. Тем не менее, многие производители чипов в настоящее время делегируют все больше и больше производства другим представителям отрасли. Литейные компании, единственным бизнесом которых является производство, недавно вышли на передний план, предлагая привлекательные варианты аутсорсинга. Помимо литейных цехов, начинают пополняться ряды все более специализированных дизайнеров и тестировщиков микросхем. Компании, производящие микросхемы, становятся все более экономичными и эффективными. Производство чипсов теперь напоминает кухню ресторана для гурманов, где повара выстраиваются в очередь, чтобы добавить в смесь нужные специи.
В 1980-х производители чипов жили с доходностью (количество работающих устройств из всех произведенных) на уровне 10-30%.
Исследование Bloomberg 2021 года показало, что производители чипов стремятся к выходу (количество работающих устройств из всех произведенных) не менее 90%. Это требует очень дорогих производственных процессов. В результате многие полупроводниковые компании занимаются проектированием и маркетингом, но предпочитают отдавать часть или все производство на аутсорсинг . Эти компании, известные как производители чипов без фабрик, обладают высоким потенциалом роста, потому что они не обременены накладными расходами, связанными с производством или «изготовлением».
Инвестиции в полупроводниковую промышленность
Помимо инвестирования в отдельные компании, существует несколько способов мониторинга инвестиционной эффективности сектора в целом. К ним относятся эталонный индекс PHLX Semiconductor,. известный как SOX, а также его производные формы в биржевых фондах. Существуют также индексы, которые разбивают сектор на производителей микросхем и производителей оборудования для микросхем. Последний разрабатывает и продает оборудование и другие продукты, используемые для разработки и тестирования полупроводников.
Кроме того, некоторые зарубежные рынки, такие как Тайвань, Южная Корея и, в меньшей степени, Япония, сильно зависят от полупроводников, и поэтому их индексы также дают представление о состоянии мировой промышленности.
Особые соображения по инвестированию в полупроводники
Если инвесторы в полупроводники и могут что-то помнить, так это то, что полупроводниковая промышленность очень циклична. Производители полупроводников часто видят циклы «бум и спад», основанные на основном спросе на продукты на основе микросхем. В хорошие времена размеры прибыли для производителей микросхем могут быть очень высокими; однако, когда спрос падает, цены на чипы могут резко упасть, что серьезно повлияет на цепочки поставок во многих отраслях.
Спрос обычно отслеживает спрос конечного рынка на персональные компьютеры, сотовые телефоны и другое электронное оборудование. В хорошие времена такие компании, как Intel и Toshiba, не могут производить микрочипы достаточно быстро, чтобы удовлетворить спрос. Когда времена тяжелые, они могут быть совершенно жестокими. Например, низкие продажи ПК могут привести к резкому падению отрасли и цен на ее акции.
В то же время не имеет смысла говорить о «чиповом цикле» как о событии единичного характера. Хотя производство полупроводников в основе своей остается сырьевым бизнесом, его конечные рынки настолько многочисленны — ПК, коммуникационная инфраструктура, автомобили, потребительские товары и т. д., — что маловероятно, что избыток мощностей в одной области приведет к падению всего дома.
Риски цикличности
Удивительно, но цикличность отрасли может обеспечить определенный комфорт для инвесторов. В некоторых других технологических секторах, таких как телекоммуникационное оборудование, никогда нельзя быть полностью уверенным, является ли состояние цикличным или постоянным. Напротив, инвесторы могут быть почти уверены, что в какой-то момент в не столь отдаленном будущем рынок изменится.
Хотя цикличность обеспечивает некоторое утешение, она также создает риск для инвесторов. Производители чипов должны постоянно участвовать в азартных играх с высокими ставками. Большой риск связан с тем, что после крупного проекта развития компаниям может потребоваться много месяцев или даже лет, чтобы выяснить, сорвали ли они джек-пот или все испортили. Одной из причин задержки является переплетенная, но фрагментированная структура отрасли: пики и пики в разных секторах приходятся на разное время.
Например, нижняя точка для литейных заводов часто наступает гораздо раньше, чем для разработчиков микросхем. Другая причина заключается в том, что отрасль занимает много времени : на разработку чипа или создание литейного цеха уходят годы, и еще больше времени уходит на то, чтобы продукты приносили прибыль.
Компании, производящие полупроводники, сталкиваются с классической головоломкой: технология движет рынком или рынок движет технологией. Инвесторы должны признать, что оба эти фактора применимы к полупроводниковой промышленности.
Поскольку компании тратят большую часть доходов на исследования и разработки, окупаемость которых может занять несколько месяцев или даже лет, а иногда и этого не произойдет, если технология неисправна, инвесторам следует с осторожностью относиться к заявлениям компаний, утверждающих, что они последние и лучшие технологии в полупроводниковой промышленности.
Часто задаваемые вопросы о полупроводниках
Чем полупроводник отличается от проводника или изолятора?
Полупроводник по существу функционирует как гибрид проводника и изолятора. В то время как проводники представляют собой материалы с высокой проводимостью, которые позволяют протекать заряду при приложении напряжения, а изоляторы не пропускают ток, полупроводники попеременно действуют как изолятор и проводник, где это необходимо.
Что такое полупроводник N-типа?
Полупроводник n-типа представляет собой смешанный полупроводник, в котором используются пятивалентные примесные атомы, такие как фосфор, мышьяк, сурьма, висмут.
Что такое полупроводник P-типа?
Полупроводник p-типа — это тип внешнего полупроводника, который содержит трехвалентные примеси, такие как бор и алюминий, которые повышают уровень проводимости обычного полупроводника, состоящего исключительно из кремния.
Что такое собственный полупроводник?
Собственный или чистый полупроводник - это полупроводник, в который не добавлены какие-либо примеси или легирующие примеси, как в случае полупроводников p-типа и n-типа. В собственных полупроводниках число возбужденных электронов и число дырок равны: n = p.
Особенности
Полупроводниковая промышленность живет и умирает благодаря простому убеждению: меньше, быстрее и дешевле.
Инвесторы должны иметь в виду, что полупроводниковая отрасль очень циклична и подвержена периодическим подъемам и спадам.
Полупроводник, встречающийся в тысячах электронных изделий, представляет собой материал, проводящий больше электричества, чем изолятор, но хуже, чем чистый проводник.
Существует четыре основных типа полупроводников.
Помимо инвестиций в конкретные компании, производящие полупроводники, существуют также ETF, индексные фонды и индексы, которые разбивают сектор на производителей микросхем и производителей оборудования для микросхем.
