25 Juni 2021 21:14

Halbleiter

Was ist ein Halbleiter?

Ein Halbleiter ist ein materielles Produkt, das normalerweise aus Silizium besteht, das Elektrizität mehr leitet als ein Isolator, wie zum Beispiel Glas, aber weniger als ein reiner Leiter, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium. Ihre Leitfähigkeit und andere Eigenschaften können durch das Einbringen von Verunreinigungen, die als Dotierung bezeichnet werden, geändert werden, um die spezifischen Anforderungen des elektronischen Bauteils zu erfüllen, in dem es sich befindet. Halbleiter, auch als Semis oder Chips bezeichnet, sind in Tausenden von Produkten wie Computern, Smartphones, Geräten, Spielehardware und medizinischen Geräten enthalten.

die zentralen Thesen

  • Ein Halbleiter, der in Tausenden von elektronischen Produkten vorkommt, ist ein Material, das Elektrizität mehr leitet als ein Isolator, aber weniger als ein reiner Leiter.
  • Es gibt vier Grundtypen von Halbleitern.
  • Die Halbleiterindustrie lebt – und stirbt – von einem einfachen Credo: kleiner, schneller und billiger.
  • Anleger sollten berücksichtigen, dass die Halbleiterindustrie sehr zyklisch ist und periodischen Booms und Büsten ausgesetzt ist.

Halbleiter verstehen

Halbleiterbauelemente können eine Reihe nützlicher Eigenschaften aufweisen, z. B. einen variablen Widerstand aufweisen, Strom leichter in eine Richtung leiten als in die andere und auf Licht und Wärme reagieren. Ihre eigentliche Funktion umfasst die Verstärkung von Signalen, das Schalten und die Energieumwandlung. Daher finden sie breite Anwendung in nahezu allen Branchen und den Unternehmen, die Herstellung und Prüfung sie ausgezeichnet betrachtet werden Indikatoren für die Gesundheit der gesamten Wirtschaft.

Arten von Halbleitern

Grob gesagt lassen sich Halbleiter in vier Hauptproduktkategorien einteilen:

  • Speicher: Speicherchips dienen als temporäre Datenspeicher und übermitteln Informationen an und von den Gehirnen von Computergeräten. Die Konsolidierung des Speichermarktes setzt sich fort und treibt die Speicherpreise so tief, dass es sich nur wenige Giganten wie Toshiba, Samsung und NEC leisten können, im Spiel zu bleiben.
  • Mikroprozessoren: Dies sind Zentraleinheiten, die die grundlegende Logik zur Ausführung von Aufgaben enthalten. Intels Dominanz im Mikroprozessorsegment hat fast jeden anderen Wettbewerber mit Ausnahme von Advanced Micro Devices aus dem Mainstream-Markt und in kleinere Nischen oder ganz andere Segmente gedrängt.
  • Commodity Integrated Circuit: Diese werden manchmal auch als „Standardchips“ bezeichnet und in großen Mengen für Routineverarbeitungszwecke hergestellt. Dieses von sehr großen asiatischen Chipherstellern dominierte Segment bietet hauchdünne Gewinnmargen, um die nur die größten Halbleiterunternehmen konkurrieren können.
  • Komplexes SOC: „System on a Chip“ dreht sich im Wesentlichen um die Erstellung eines integrierten Schaltkreischips mit der Fähigkeit eines gesamten Systems darauf. Der Markt dreht sich um die wachsende Nachfrage nach Konsumgütern, die neue Funktionen und niedrigere Preise vereinen. Da die Türen zu den Märkten für Speicher, Mikroprozessoren und integrierte Standardschaltungen fest verschlossen sind, ist das SOC-Segment wohl das einzige, das noch genügend Möglichkeiten hat, eine breite Palette von Unternehmen anzuziehen.

Die Halbleiterindustrie

Der Erfolg in der Halbleiterindustrie hängt von der Entwicklung kleinerer, schnellerer und billigerer Produkte ab. Der Vorteil der Kleinheit besteht darin, dass mehr Leistung auf demselben Chip platziert werden kann. Je mehr Transistoren sich auf einem Chip befinden, desto schneller kann er seine Arbeit erledigen. Dies führt zu einem harten Wettbewerb in der Branche und neue Technologien senken die Produktionskosten pro Chip, sodass der Preis eines neuen Chips innerhalb weniger Monate um 50 % sinken könnte.

Dies führte zu den Beobachtungen namens Moore’s Law, die besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren in einer dichten integrierten Schaltung etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Die Beobachtung ist nach Gordon Moore, dem Mitbegründer von Fairchild Semiconductor und Intel, benannt, der 1965 ein Papier schrieb, in dem sie beschrieben wird. Heutzutage wird die Verdopplungsperiode oft mit 18 Monaten angegeben – die Zahl, die von Intel-Manager David House angegeben wurde.

Infolgedessen besteht ein ständiger Druck auf die Chiphersteller, etwas Besseres und sogar Günstigeres zu entwickeln, als das, was noch wenige Monate zuvor Stand der Technik war. Daher müssen Halbleiterunternehmen große Forschungs- und Entwicklungsbudgets aufrechterhalten. Der Halbleitermarktforschungsverband IC Insights berichtete, dass die 10 größten Halbleiterunternehmen im Jahr 2017 durchschnittlich 13,0 % des Umsatzes für Forschung und Entwicklung ausgegeben haben, wobei die Bandbreite für einzelne Unternehmen zwischen 5,2 % und 24,0 % lag.

Traditionell kontrollierten Halbleiterunternehmen den gesamten Produktionsprozess, vom Design bis zur Fertigung. Doch viele Chiphersteller delegieren jetzt immer mehr Produktion an andere in der Branche. Gießereiunternehmen, deren einziges Geschäft die Herstellung ist, sind kürzlich in den Vordergrund getreten und bieten attraktive Outsourcing-Optionen. Neben den Gießereien schwellen auch die Reihen der zunehmend spezialisierten Designer und Chip-Tester an. Chipfirmen werden schlanker und effizienter. Die Chipsproduktion gleicht heute einer Gourmet-Restaurantküche, in der sich Köche anstellen, um der Mischung genau die richtige Würze zu verleihen.

In den 1980er Jahren lebten die Chiphersteller mit Ausbeuten (Anzahl der von allen hergestellten Betriebsgeräten) von 10 bis 30%. Um heute wettbewerbsfähig zu sein, müssen Chiphersteller jedoch Renditen von 80-90% erzielen. Dies erfordert sehr teure Herstellungsverfahren. Infolgedessen führen viele Halbleiterunternehmen Design und Marketing durch, entscheiden sich jedoch dafür, einen Teil oder die gesamte Fertigung auszulagern. Diese Unternehmen, die als Hersteller von Fabless Chips bekannt sind, haben ein hohes Wachstumspotenzial, da sie nicht durch die mit der Herstellung oder „Fertigung“ verbundenen Gemeinkosten belastet werden.

Investitionen in die Halbleiterindustrie

Abgesehen von der PHLX Semiconductor Index, bekannt als SOX, sowie seine derivativen Formen in börsengehandelten Fonds. Es gibt auch Indizes, die den Sektor nach Chipherstellern und Chipausrüstungsherstellern aufschlüsseln. Letztere entwickelt und vertreibt Maschinen und andere Produkte zum Design und Testen von Halbleitern.

Darüber hinaus sind bestimmte Märkte in Übersee wie Taiwan, Südkorea und in geringerem Maße Japan in hohem Maße von Halbleitern abhängig, und daher geben ihre Indizes auch Hinweise auf die Gesundheit der globalen Industrie.

Besondere Überlegungen für Investitionen in Halbleiter Semi

Wenn Halbleiterinvestoren sich an eines erinnern können, sollte es sein, dass die Halbleiterindustrie sehr zyklisch ist. Halbleiterhersteller sehen oft „Boom-and-Bust“-Zyklen basierend auf der zugrunde liegenden Nachfrage nach chipbasierten Produkten. In guten Zeiten  können die Gewinnmargen für Chiphersteller sehr hoch sein; Wenn die Nachfrage jedoch nachlässt, können die Chippreise dramatisch sinken und sich stark auf die Lieferketten vieler Industrien auswirken.

Die Nachfrage verfolgt typischerweise die Endmarktnachfrage nach Personalcomputern, Mobiltelefonen und anderen elektronischen Geräten. In guten Zeiten können Unternehmen wie Intel und Toshiba Mikrochips nicht schnell genug produzieren, um die Nachfrage zu decken. In schwierigen Zeiten können sie geradezu brutal sein. Zum Beispiel können langsame PC-Verkäufe die Branche – und ihre Aktienkurse – ins Wanken bringen.

Gleichzeitig macht es keinen Sinn, vom „Spanzyklus“ zu sprechen, als wäre es ein Ereignis von singulärer Natur. Obwohl Halbleiter im Kern immer noch ein Rohstoffgeschäft sind, sind seine Endmärkte so zahlreich – PCs, Kommunikationsinfrastruktur, Automobil, Konsumgüter usw. –, dass es unwahrscheinlich ist, dass Überkapazitäten in einem Bereich das ganze Haus zum Einsturz bringen.

Die Risiken der Zyklizität

Überraschenderweise kann die Zyklizität der Branche Anlegern ein gewisses Maß an Komfort bieten. In einigen anderen Technologiesektoren, wie der Telekommunikationsausrüstung, kann man nie ganz sicher sein, ob das Vermögen zyklisch oder säkular ist. Im Gegensatz dazu können Anleger fast sicher sein, dass sich der Markt irgendwann in nicht allzu ferner Zukunft wenden wird. Die Zyklizität bietet zwar einen gewissen Komfort, birgt aber auch ein Risiko für die Anleger. Chiphersteller müssen routinemäßig an Glücksspielen mit hohen Einsätzen teilnehmen. Das große Risiko besteht darin, dass es nach einem großen Entwicklungsprojekt viele Monate oder sogar Jahre dauern kann, bis Unternehmen herausfinden, ob sie den Jackpot geknackt oder alles gesprengt haben. Ein Grund für die Verzögerung ist die verflochtene, aber fragmentierte Struktur der Branche: Verschiedene Sektoren erreichen zu unterschiedlichen Zeiten ihre Höchst- und Tiefststände. So kommt der Tiefpunkt bei Foundries häufig viel früher als bei Chip-Designern. Ein weiterer Grund ist die lange Vorlaufzeit der Industrie : Es dauert Jahre, einen Chip zu entwickeln oder eine Gießerei zu bauen, und noch länger, bis die Produkte Geld verdienen.

Halbleiterunternehmen stehen vor der klassischen Frage, ob die Technologie den Markt antreibt oder der Markt die Technologie antreibt. Anleger sollten erkennen, dass beides für die Halbleiterindustrie Gültigkeit hat.

 

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