Напівпровідник

Що таке напівпровідник?

Напівпровідник – це матеріальний виріб, який зазвичай складається з кремнію, який проводить електрику більше, ніж ізолятор, такий як скло, але менше, ніж чистий провідник, такий як мідь або алюміній. Їх провідність та інші властивості можуть бути змінені при введенні домішок, званих легуванням, для задоволення специфічних потреб електронного компонента, в якому він знаходиться. Також відомі як напівфабрикати або мікросхеми, напівпровідники можна знайти у тисячах продуктів, таких як комп’ютери, смартфони, побутова техніка, ігрове обладнання та медичне обладнання.

ключові винос

  • Знайдений у тисячах електронних виробів напівпровідник – це матеріал, який проводить електрику більше, ніж ізолятор, але менше, ніж чистий провідник.
  • Існує чотири основних типи напівпровідників.
  • Напівпровідникова промисловість живе – і вмирає – простим віруванням: меншим, швидшим і дешевшим.
  • Інвесторам слід пам’ятати, що напівпровідникова промисловість є надзвичайно циклічною, що підлягає періодичним бумам та спадам.

Розуміння напівпровідників

Напівпровідникові прилади можуть виявляти цілий ряд корисних властивостей, таких як показ змінного опору, проходження струму легше в одному напрямку, ніж в інший, і реакція на світло та тепло. Їх фактична функція включає посилення сигналів, комутацію та перетворення енергії. Таким чином, вони знаходять широке застосування практично у всіх галузях промисловості і компаній, що займаються виробництвом і випробуванням їх вважаються як чудові показники на здоров’я в цілому економіки.

Типи напівпровідників

Загалом, напівпровідники поділяються на чотири основні категорії продуктів:

  • Пам’ять: Мікросхеми пам’яті служать тимчасовими сховищами даних і передають інформацію в мозок комп’ютерних пристроїв та з нього. Консолідація ринку пам’яті триває, і ціни на пам’ять настільки низькі, що лише кілька таких гігантів, як Toshiba, Samsung та NEC, можуть дозволити собі залишатися в грі.
  • Мікропроцесори: це центральні процесори, які містять основну логіку для виконання завдань. Домінування Intel у мікропроцесорному сегменті змусило майже всіх інших конкурентів, за винятком Advanced Micro Devices, вийти з основного ринку та взагалі потрапити в менші ніші або різні сегменти.
  • Товарна інтегральна схема: Іноді їх називають “стандартними чіпами”, вони виробляються величезними партіями для цілей рутинної обробки. У цьому сегменті, де домінують дуже великі азіатські виробники мікросхем, пропонується дуже низький рівень прибутку, за який можуть конкурувати лише найбільші напівпровідникові компанії.
  • Комплекс SOC: “Система на мікросхемі”, по суті, полягає у створенні інтегральної мікросхеми з усіма можливостями системи. Ринок обертається навколо зростаючого попиту на споживчі товари, що поєднують нові функції та нижчі ціни. Маючи щільно закриті двері для пам’яті, мікропроцесорів та товарних інтегральних схем, сегмент SOC, мабуть, єдиний, хто має достатньо можливостей для залучення широкого кола компаній.

Напівпровідникова промисловість

Успіх у напівпровідниковій промисловості залежить від створення менших, швидших та дешевших виробів. Перевага крихітності полягає в тому, що на той самий чіп можна покласти більше енергії. Чим більше транзисторів на мікросхемі, тим швидше він може виконати свою роботу. Це створює жорстку конкуренцію в галузі, а нові технології знижують вартість виробництва на мікросхему, так що за кілька місяців ціна нового чіпа може впасти на 50%.

Це спричинило спостереження, що називаються законом Мура, згідно з яким кількість транзисторів у щільній інтегральній схемі подвоюється приблизно кожні два роки. Спостереження названо на честь Гордона Мура, співзасновника Fairchild Semiconductor і Intel, який написав статтю, що описує його в 1965 році. На сьогоднішній день період подвоєння часто цитується як 18 місяців – цифра, яку цитує керівник Intel Девід Хаус.

Як результат, на виробників чіпів постійно тиснуть, щоб вони запропонували щось краще і навіть дешевше, ніж те, що визначалося за останні декілька місяців до цього. Тому напівпровідникові компанії повинні підтримувати великі бюджети на дослідження та розробки. Асоціація дослідників ринку напівпровідників IC Insights повідомила, що найбільші 10 напівпровідникових компаній витрачали в середньому 13,0% продажів на НДДКР у 2017 році, коливаючись від 5,2% до 24,0% для окремих компаній.

Традиційно напівпровідникові компанії контролювали весь виробничий процес – від проектування до виготовлення. Проте багато виробників чіпів зараз делегують все більше виробництва іншим галузям. Ливарні компанії, єдиним бізнесом яких є виробництво, нещодавно вийшли на перший план, надаючи привабливі варіанти аутсорсингу. Окрім ливарних цехів, ряди все більш спеціалізованих дизайнерів та тестувальників чіпів починають розширюватися. Чіп-компанії стають більш стрункими та ефективнішими. Зараз виробництво чіпсів нагадує кухню ресторану для гурманів, де шеф-кухарі вишикуються в чергу, щоб додати в суміш лише потрібну пряність.

У 1980-х роках виробники чіпів жили з урожайністю (кількість операційних пристроїв з усіх вироблених) 10-30%. Однак, щоб бути конкурентоспроможними сьогодні, виробники чіпів повинні забезпечити прибутковість 80-90%. Це вимагає дуже дорогих виробничих процесів. Як результат, багато напівпровідникових компаній займаються розробкою та маркетингом, але вирішили передати часткове або все виробництво на аутсорсинг. Відома як власні виробничі потужності виробників чіпів, ці компанії мають високий потенціал зростання, тому що вони не обтяжені накладні витрати, пов’язані з виготовленням, або «виробництвом».

Інвестування в галузь напівпровідників

Окрім індекс PHLX Semiconductor, відомий як SOX, а також його похідні форми в біржових фондах. Існують також індекси, які розбивають цей сектор на виробників чіпів та виробників чіп-обладнання. Останній розробляє та продає машини та інші вироби, що використовуються для проектування та випробування напівпровідників.

Крім того, певні зарубіжні ринки, такі як Тайвань, Південна Корея та меншою мірою Японія, сильно залежать від напівпровідників, і тому їх показники також дають підказки про стан здоров’я світової промисловості.

Особливі міркування щодо інвестування напівпровідників

Якщо інвестори напівпровідників можуть пам’ятати одне, повинно бути, що галузь напівпровідників є надзвичайно циклічною. Виробники напівпровідників часто бачать цикли “буму і падіння”, засновані на основному попиті на продукти на основі чіпів. Коли часи добрі,  норма прибутку може бути дуже високою для виробників чіпів; однак, коли попит падає, ціни на мікросхеми можуть різко впасти і мати великий вплив на ланцюги поставок багатьох галузей.

Попит, як правило, відстежує попит кінцевого ринку на персональні комп’ютери, стільникові телефони та інше електронне обладнання. Коли час хороший, такі компанії, як Intel і Toshiba, не можуть виробляти мікрочіпи досить швидко, щоб задовольнити попит. Коли важкі часи, вони можуть бути відверто жорстокими. Наприклад, повільні продажі ПК можуть призвести до того, що галузь – і ціни на її акції – потраплять у хвіст.

У той же час немає сенсу говорити про «цикл чіпів», як про подію особливого характеру. Хоча напівпровідники все ще залишаються товарним бізнесом в основі, кінцеві ринки настільки численні – ПК, комунікаційна інфраструктура, автомобільна промисловість, споживчі товари тощо, – що малоймовірно, що надмірна потужність в одній зоні розвалить весь будинок.

Ризики циклічності

Дивно, але циклічність галузі може забезпечити певний рівень комфорту для інвесторів. У деяких інших технологічних секторах, таких як телекомунікаційне обладнання, ніколи не можна бути повністю впевненим, чи є статки циклічними чи світськими. На відміну від цього, інвестори можуть бути майже впевнені, що ринок колись повернеться в не так вже й далекому майбутньому. Хоча циклічність пропонує певний комфорт, вона також створює ризик для інвесторів. Виробники чіпів повинні регулярно брати участь у азартних іграх з високими ставками. Великий ризик пов’язаний з тим, що після великого проекту з розвитку компаній може знадобитися багато місяців, а то й років, щоб дізнатись, чи вдарили вони джекпот, чи все це здуло. Однією з причин затримки є взаємопов’язана, але фрагментована структура галузі: різні сектори досягають піку і знизу в різний час. Наприклад, найнижча ціна для ливарних виробництв часто приходить набагато раніше, ніж для дизайнерів мікросхем. Ще однією причиною є тривалий термін експлуатації в галузі : на розробку мікросхеми чи будівництво ливарного заводу потрібні роки, а ще довше, ніж продукція заробляє гроші.

Напівпровідникові компанії стикаються з класичною загадкою – чи це технологія, яка рухає ринком, чи ринок, який керує цією технологією. Інвестори повинні визнати, що обидва вони діють для напівпровідникової промисловості.