Co je polovodič?
Polovodič je materiálový výrobek, který se obvykle skládá z křemíku, který vede elektřinu více než izolant, například sklo, ale méně než čistý vodič, například měď nebo hliník. Jejich vodivost a další vlastnosti mohou být změněny zavedením nečistot, tzv. dopingu, aby odpovídaly specifickým potřebám elektronické součásti, ve které se nachází.
Polovodiče, známé také jako polotovary nebo čipy, lze nalézt v tisících produktů, jako jsou počítače, smartphony, spotřebiče, herní hardware a lékařské vybavení.
klíčové takeaways
Pochopení polovodičů
Polovodičová zařízení mohou vykazovat řadu užitečných vlastností, jako je variabilní odpor, snadnější předávání proudu jedním směrem než druhým a reakce na světlo a teplo. Jejich skutečná funkce zahrnuje zesilování signálů, spínání a konverzi energie. Proto nacházejí široké využití téměř ve všech průmyslových odvětvích a společnosti, které je vyrábějí a testují, jsou považovány za vynikající ukazatele zdraví celkové ekonomiky.
Druhy polovodičů
Paměť
Paměťové čipy slouží jako dočasná skladiště dat a předávají informace do mozků a z mozků počítačových zařízení. Konsolidace paměťového trhu pokračuje a stlačuje ceny pamětí tak nízko, že jen několik gigantů jako Toshiba, Samsung a NEC si může dovolit zůstat ve hře.
Mikroprocesory
Jedná se o centrální procesorové jednotky, které obsahují základní logiku pro plnění úkolů. Dominance Intelu v segmentu mikroprocesorů vytlačila téměř všechny ostatní konkurenty, s výjimkou Advanced Micro Devices, z běžného trhu do menších výklenků nebo úplně do různých segmentů.
Komoditní integrovaný obvod
Někdy se jim říká „standardní čipy“, které se vyrábějí v obrovských sériích pro účely rutinního zpracování. Tento segment ovládaný velmi velkými asijskými výrobci čipů nabízí ziskové marže tenké jako břitva, o které mohou soutěžit pouze největší polovodičové společnosti.
Komplexní SOC
„Systém na čipu“ je v podstatě celý o vytvoření integrovaného obvodového čipu, na kterém je možnost celého systému. Trh se točí kolem rostoucí poptávky po spotřebních výrobcích, které kombinují nové funkce a nižší ceny. Vzhledem k tomu, že jsou dveře k trhům s pamětí, mikroprocesory a komoditními integrovanými obvody pevně uzavřeny, je segment SOC pravděpodobně jediný, kdo má dostatek příležitostí přilákat širokou škálu firem.
Průmysl polovodičů
Úspěch v polovodičovém průmyslu závisí na vytváření menších, rychlejších a levnějších výrobků. Výhodou drobnosti je, že na stejný čip lze umístit více energie. Čím více tranzistorů na čipu, tím rychleji může čip vykonávat svou práci. To v průmyslu vytváří ostrou konkurenci a nové technologie snižují výrobní náklady na jeden čip, takže během několika měsíců může cena nového čipu klesnout o 50%.
To dalo vzniknout pozorování nazvanému Moorův zákon, který uvádí, že počet tranzistorů v hustém integrovaném obvodu se přibližně každé dva roky zdvojnásobí. Pozorování je pojmenováno po Gordonu Mooreovi, spoluzakladateli Fairchild Semiconductor a Intelu, který v roce 1965 napsal studii, která ho popisovala. V dnešní době je doba zdvojnásobení často uváděna jako 18 měsíců – údaj citovaný manažerem Intelu Davidem Housem.
Výsledkem je neustálý tlak na výrobce čipů, aby přišli s něčím lepším a ještě levnějším, než bylo to, co definovalo nejmodernější technologie jen několik měsíců předtím. Proto musí polovodičové společnosti udržovat velké rozpočty na výzkum a vývoj. Sdružení IC Insights zabývající se výzkumem trhu s polovodiči uvedlo, že největších 10 polovodičových společností vynaložilo v roce 2017 v průměru 13,0 % tržeb na výzkum a vývoj, u jednotlivých společností v rozmezí od 5,2 % do 24,0 %.
Polovodičové společnosti tradičně kontrolovaly celý výrobní proces, od návrhu až po výrobu. Přesto dnes mnoho výrobců čipů deleguje stále více výroby na ostatní v tomto odvětví. Do popředí se nedávno dostaly slévárenské společnosti, jejichž jediným předmětem podnikání je výroba, které nabízejí atraktivní možnosti outsourcingu. Kromě sléváren se začínají rozrůstat řady stále specializovanějších designérů a testerů čipů. Čipové společnosti se objevují štíhlejší a efektivnější. Výroba čipů nyní připomíná gurmánskou kuchyni v restauraci, kde se šéfkuchaři řadí do fronty, aby do směsi přidali to správné koření.
Investice do polovodičového průmyslu
Kromě investování do jednotlivých společností existuje několik způsobů, jak sledovat investiční výkonnost celého sektoru. Patří mezi ně referenční PHLX Semiconductor Index, známý jako SOX, a také jeho derivátové formy ve fondech obchodovaných na burze. Existují také indexy, které rozdělují sektor na výrobce čipů a výrobce čipových zařízení. Ten vyvíjí a prodává stroje a další výrobky používané k navrhování a testování polovodičů.
Kromě toho jsou některé zámořské trhy, jako je Tchaj-wan, Jižní Korea a v menší míře Japonsko, na polovodičích velmi závislé, a proto jejich indexy také poskytují vodítko ke zdraví globálního průmyslu.
Zvláštní úvahy pro investování do polovodičů
Pokud si mohou investoři do polovodičů zapamatovat jednu věc, mělo by to být to, že polovodičový průmysl je vysoce cyklický. Výrobci polovodičů často vidí cykly „boomu a krachu“ založené na základní poptávce po výrobcích na bázi čipů. Když jsou dobré časy, ziskové marže mohou být pro výrobce čipů velmi vysoké; když však poptávka klesá, ceny čipů mohou dramaticky klesnout a mít zásadní vliv na dodavatelské řetězce mnoha odvětví.
Poptávka obvykle sleduje poptávku na koncových trzích po osobních počítačích, mobilních telefonech a dalších elektronických zařízeních. Když jsou dobré časy, firmy jako Intel a Toshiba nedokážou vyrobit mikročipy dostatečně rychle, aby uspokojily poptávku. Když jsou těžké časy, mohou být vyloženě brutální. Například pomalý prodej PC může poslat průmysl – a ceny jeho akcií – do vývrtky.
Zároveň nedává smysl mluvit o „čipovém cyklu“, jako by to byla událost ojedinělé povahy. Zatímco polovodiče jsou v jádru stále komoditním byznysem, jejich koncové trhy jsou tak početné – PC, komunikační infrastruktura, automobilový průmysl, spotřební výrobky atd. – že je nepravděpodobné, že by nadbytečná kapacita v jedné oblasti způsobila pád celého domu.
Rizika cykličnosti
Cykličnost odvětví může kupodivu poskytnout investorům určitý komfort. V některých jiných technologických odvětvích, jako je telekomunikační zařízení, si člověk nikdy nemůže být zcela jistý, zda je štěstí cyklické, nebo sekulární. Naproti tomu si investoři mohou být téměř jisti, že se trh někdy v nepříliš vzdálené budoucnosti obrátí.
Cykličnost sice nabízí určitý komfort, ale zároveň vytváří riziko pro investory. Výrobci čipů se musí běžně podílet na hazardních hrách s vysokými sázkami. Velké riziko vyplývá ze skutečnosti, že může trvat mnoho měsíců, nebo dokonce let, než firmy po velkém rozvojovém projektu zjistí, zda trefily jackpot, nebo vše zkazily. Jednou z příčin zpoždění je propletená, ale roztříštěná struktura odvětví: Různá odvětví dosahují vrcholu a dna v různých obdobích.
Například nejnižší bod pro slévárny se často dostaví mnohem dříve než pro návrháře čipů. Dalším důvodem je dlouhá doba realizace v oboru: vývoj čipu nebo stavba slévárny trvá roky a ještě déle, než výrobky vydělají peníze.
Polovodičové společnosti stojí před klasickým hlavolamem, zda je to technologie, která pohání trh, nebo trh, který pohání technologii. Investoři by si měli uvědomit, že obojí má pro polovodičový průmysl platnost.
Vzhledem k tomu, že firmy vynakládají velké částky příjmů na výzkum a vývoj, jejichž splacení může trvat několik měsíců či dokonce let – a někdy ani tehdy, pokud je technologie vadná – investoři by se měli mít na pozoru před prohlášeními firem, které tvrdí, že mají nejnovější a nejlepší technologii v polovodičovém průmyslu.
Často kladené otázky o polovodičích
Jak se liší polovodič od vodiče nebo izolátoru?
Polovodič v podstatě funguje jako hybrid vodiče a izolátoru. Zatímco vodiče jsou materiály s vysokou vodivostí, které umožňují průtok náboje při použití s napětím, a izolátory neumožňují průtok proudu, polovodiče v případě potřeby střídavě fungují jako izolátor a vodič.
Co je polovodič typu N?
Polovodič typu n je polovodič smíšený s nečistotami, který využívá atomy pentavalentních nečistot jako fosfor, arsen, antimon, bismut.
Co je polovodič typu P?
Polovodič p-typu je typ vnějšího polovodiče, který obsahuje trivalentní nečistoty jako bor a hliník, které zvyšují úroveň vodivosti normálního polovodiče vyrobeného čistě z křemíku.
Co je to vnitřní polovodič?
Vnitřní nebo čistý polovodič je polovodič, do kterého nejsou přidány žádné nečistoty nebo dopanty, jako v případě polovodičů typu p a n. Ve Vnitřních polovodičích je počet excitovaných elektronů a počet otvorů roven: n = p.