24 juni 2021 23:58

Halfgeleider

Wat is een halfgeleider?

Een halfgeleider is een materiaalproduct dat gewoonlijk bestaat uit silicium, dat elektriciteit meer geleidt dan een isolator, zoals glas, maar minder dan een zuivere geleider, zoals koper of aluminium. Hun geleidbaarheid en andere eigenschappen kunnen worden gewijzigd door de introductie van onzuiverheden, doping genaamd, om te voldoen aan de specifieke behoeften van de elektronische component waarin deze zich bevindt. Halfgeleiders, ook wel halfgeleiders of chips genoemd, zijn te vinden in duizenden producten, zoals computers, smartphones, apparaten, spelhardware en medische apparatuur.

belangrijkste leerpunten

  • Een halfgeleider, die in duizenden elektronische producten wordt aangetroffen, is een materiaal dat elektriciteit meer geleidt dan een isolator, maar minder dan een zuivere geleider.
  • Er zijn vier basistypen halfgeleiders.
  • De halfgeleiderindustrie leeft – en sterft – volgens een simpel credo: kleiner, sneller en goedkoper.
  • Beleggers dienen in gedachten te houden dat de halfgeleiderindustrie een zeer cyclische industrie is, die onderhevig is aan periodieke hausse en mislukkingen.

Halfgeleiders begrijpen

Halfgeleiderapparaten kunnen een reeks nuttige eigenschappen vertonen, zoals variabele weerstand, stroom gemakkelijker in de ene richting doorgeven dan de andere en reageren op licht en warmte. Hun eigenlijke functie omvat het versterken van signalen, schakelen en energieconversie. Daarom worden ze op grote schaal gebruikt in bijna alle industrieën en de bedrijven die ze vervaardigen en testen, worden beschouwd als uitstekende indicatoren voor de gezondheid van de economie als geheel.

Soorten halfgeleiders

In grote lijnen vallen halfgeleiders in vier hoofdproductcategorieën:

  • Geheugen: geheugenchips dienen als tijdelijke opslagplaatsen van gegevens en geven informatie door van en naar de hersenen van computerapparatuur. De consolidatie van de geheugenmarkt gaat door, waardoor de geheugenprijzen zo laag zijn dat slechts een paar giganten zoals Toshiba, Samsung en NEC het zich kunnen veroorloven om in het spel te blijven.
  • Microprocessors: dit zijn centrale verwerkingseenheden die de basislogica bevatten om taken uit te voeren. Intels dominantie van het microprocessorsegment heeft bijna elke andere concurrent, met uitzondering van Advanced Micro Devices, uit de reguliere markt verdreven en in kleinere niches of in totaal verschillende segmenten verdreven.
  • Commodity Integrated Circuit: ook wel “standaardchips” genoemd, deze worden in grote hoeveelheden geproduceerd voor routinematige verwerkingsdoeleinden. Dit segment wordt gedomineerd door zeer grote Aziatische chipfabrikanten en biedt flinterdunne winstmarges waar alleen de grootste halfgeleiderbedrijven om kunnen concurreren.
  • Complex SOC: “System on a Chip” heeft in wezen alles te maken met het creëren van een chip met geïntegreerde schakelingen met de mogelijkheden van een volledig systeem erop. De markt draait om een ​​groeiende vraag naar consumentenproducten die nieuwe functies en lagere prijzen combineren. Nu de deuren naar de geheugen, microprocessor- en commodity-markten voor geïntegreerde schakelingen nauw gesloten zijn, is het SOC-segment misschien wel het enige dat nog genoeg kansen heeft om een ​​breed scala aan bedrijven aan te trekken.

De halfgeleidersindustrie

Succes in de halfgeleiderindustrie hangt af van het maken van kleinere, snellere en goedkopere producten. Het voordeel van klein zijn, is dat er meer stroom op dezelfde chip kan worden geplaatst. Hoe meer transistors er op een chip zitten, hoe sneller deze zijn werk kan doen. Dit zorgt voor hevige concurrentie in de industrie en nieuwe technologieën verlagen de productiekosten per chip, zodat binnen enkele maanden de prijs van een nieuwe chip met 50% kan dalen.

Dit leidde tot de observaties die de wet van Moore worden genoemd, die stelt dat het aantal transistors in een dichte geïntegreerde schakeling ongeveer elke twee jaar verdubbelt. De waarneming is vernoemd naar Gordon Moore, de mede-oprichter van Fairchild Semiconductor en Intel, die een paper schreef waarin hij het in 1965 beschreef. Tegenwoordig wordt de verdubbelingsperiode vaak aangehaald als 18 maanden – het cijfer dat wordt aangehaald door Intel-directeur David House.

Als gevolg hiervan staat er een constante druk op chipmakers om met iets beters en zelfs goedkoper te komen dan wat een paar maanden eerder state-of-the-art definieerde. Daarom hebben halfgeleiderbedrijven grote onderzoeks- en ontwikkelingsbudgetten nodig. De halfgeleidermarktonderzoekvereniging IC Insights meldde dat de 10 grootste halfgeleiderbedrijven in 2017 gemiddeld 13,0% van de omzet aan R&D besteedden, variërend van 5,2% tot 24,0% voor individuele bedrijven.

Traditioneel beheersten halfgeleiderbedrijven het hele productieproces, van ontwerp tot fabricage. Toch delegeren veel chipfabrikanten nu steeds meer productie aan anderen in de industrie. Gieterijbedrijven, waarvan de enige activiteit de productie is, zijn onlangs op de voorgrond getreden en bieden aantrekkelijke outsourcing-opties. Naast gieterijen begint de gelederen van steeds meer gespecialiseerde ontwerpers en chiptesters te groeien. Chipbedrijven worden slanker en efficiënter. De chipproductie lijkt nu op een gastronomische restaurantkeuken, waar chef-koks in de rij staan ​​om precies het juiste kruid aan de mix toe te voegen.

In de jaren tachtig leefden chipfabrikanten met opbrengsten (aantal operationele apparaten van alle gefabriceerde apparaten) van 10-30%. Om vandaag de dag concurrerend te zijn, moeten chipfabrikanten opbrengsten van 80-90% behouden. Dit vereist zeer dure fabricageprocessen. Als gevolg hiervan voeren veel halfgeleiderbedrijven het ontwerp en de marketing uit, maar kiezen ze ervoor om de productie geheel of gedeeltelijk uit te besteden. Deze bedrijven staan bekend als fabless chipfabrikanten en hebben een groot groeipotentieel omdat ze niet worden belast door de overhead die gepaard gaat met productie of ‘fabricage’.

Investeren in de halfgeleidersindustrie

Afgezien van het PHLX Semiconductor Index, bekend als de SOX, evenals zijn afgeleide vormen in op de beurs verhandelde fondsen. Er zijn ook indices die de sector opsplitsen in chipfabrikanten en chipapparatuurfabrikanten. Deze laatste ontwikkelt en verkoopt machines en andere producten die worden gebruikt om halfgeleiders te ontwerpen en te testen.

Bovendien zijn bepaalde overzeese markten, zoals Taiwan, Zuid-Korea en in mindere mate Japan, sterk afhankelijk van halfgeleiders en daarom geven hun indices ook aanwijzingen over de gezondheid van de mondiale industrie.

Speciale overwegingen voor beleggen in halfgeleiders

Als investeerders in halfgeleiders zich één ding kunnen herinneren, zou het moeten zijn dat de halfgeleiderindustrie zeer cyclisch is. Halfgeleiderfabrikanten zien vaak ‘boom en bust’-cycli op basis van de onderliggende vraag naar op chips gebaseerde producten. In goede tijden kunnen de  winstmarges voor chipmakers erg hoog oplopen; Wanneer de vraag echter afneemt, kunnen de chipprijzen dramatisch dalen en een groot effect hebben op de toeleveringsketens van veel industrieën.

De vraag volgt doorgaans de vraag op de eindmarkt naar personal computers, mobiele telefoons en andere elektronische apparatuur. Als de tijden goed zijn, kunnen bedrijven als Intel en Toshiba niet snel genoeg microchips produceren om aan de vraag te voldoen. In moeilijke tijden kunnen ze ronduit brutaal zijn. Trage pc-verkopen kunnen de branche – en de aandelenkoersen – bijvoorbeeld in een neerwaartse spiraal brengen.

Tegelijkertijd heeft het geen zin om over de “chipcyclus” te spreken alsof het een gebeurtenis van bijzondere aard is. Hoewel halfgeleiders in wezen nog steeds een commodity-bedrijf zijn, zijn de eindmarkten zo talrijk – pc’s, communicatie-infrastructuur, automobielindustrie, consumentenproducten, enz. – dat het onwaarschijnlijk is dat overcapaciteit in één gebied het hele huis naar beneden zal halen.

De risico’s van cycliciteit

Verrassend genoeg kan de cycliciteit van de sector investeerders een zekere mate van comfort bieden. In sommige andere technologiesectoren, zoals telecomapparatuur, kan men nooit helemaal zeker zijn of het fortuin cyclisch of seculier is. Beleggers kunnen er daarentegen vrijwel zeker van zijn dat de markt ergens in de niet zo verre toekomst zal omslaan. Hoewel cycliciteit enig comfort biedt, brengt het ook een risico voor beleggers met zich mee. Chipmakers moeten routinematig deelnemen aan gokken met hoge inzetten. Het grote risico komt voort uit het feit dat het vele maanden of zelfs jaren kan duren na een groot ontwikkelingsproject voor bedrijven om erachter te komen of ze de jackpot hebben gewonnen of alles hebben verpest. Een oorzaak van de vertraging is de verweven maar gefragmenteerde structuur van de bedrijfstak: verschillende sectoren pieken en dalen op verschillende tijdstippen. Zo komt het dieptepunt voor gieterijen vaak veel eerder dan voor chipontwerpers. Een andere reden is de lange doorlooptijd van de industrie : het duurt jaren om een ​​chip te ontwikkelen of een gieterij te bouwen, en zelfs nog langer voordat de producten geld verdienen.

Halfgeleiderbedrijven worden geconfronteerd met het klassieke raadsel of het de technologie is die de markt aandrijft of de markt die de technologie aandrijft. Investeerders moeten erkennen dat beide geldig zijn voor de halfgeleiderindustrie.