¿Qué es un semiconductor y para qué se utiliza?

¿Qué es un semiconductor?

Un semiconductor es un producto material, generalmente compuesto de silicio, que conduce la electricidad más que un aislante como el vidrio, pero menos que un conductor puro como el cobre o el aluminio. Su conductividad y otras propiedades se pueden cambiar introduciendo impurezas, llamadas dopaje, para satisfacer las necesidades específicas del componente electrónico en el que se encuentran.

Los semiconductores, también conocidos como semiconductores o chips, se pueden encontrar en miles de productos como computadoras, teléfonos inteligentes, electrodomésticos, equipos de juegos y equipos médicos.

Comprensión de los semiconductores

Los dispositivos semiconductores pueden tener una serie de propiedades útiles, como resistencia variable, permitir que la corriente fluya más fácilmente en una dirección que en otra y responder a la luz y al calor. Su función real incluye amplificación de señal, conmutación y conversión de energía.

Por lo tanto, se utilizan ampliamente en casi todas las industrias y las empresas que los producen y prueban se consideran excelentes indicadores de la salud de la economía en su conjunto.

La industria de los semiconductores es un sector extremadamente importante tanto para los EE. UU. como para las economías globales, con componentes semiconductores utilizados en una amplia gama de productos comerciales y de consumo, desde automóviles hasta computadoras, dispositivos móviles y electrónica personal.

Tipos de semiconductores

Los semiconductores se dividen en dos tipos principales según los elementos que componen el silicio. Este proceso se conoce como «dopaje». Estas «impurezas» se introducen en el silicio cristalino para cambiar las propiedades del semiconductor terminado:

• Un tipo n un semiconductor contiene una o más impurezas basadas en átomos pentavalentes como fósforo, arsénico, antimonio y bismuto.
• A tipo p Un semiconductor tiene impurezas con cinco electrones en la capa de valencia. Para este fin se suele utilizar fósforo, así como arsénico o antimonio.

Usos de semiconductores

En términos generales, los semiconductores se dividen en cuatro categorías principales de productos:

Memoria

Los chips de memoria sirven como almacenamiento temporal de datos y transmiten información hacia y desde el cerebro de los dispositivos informáticos. La consolidación del mercado de la memoria continúa, con precios tan bajos que sólo unos pocos gigantes como Toshiba, Samsung y NEC pueden darse el lujo de permanecer en el juego.

Microprocesadores

Son unidades centrales de procesamiento que contienen la lógica básica para realizar tareas. El dominio de Intel en el segmento de microprocesadores ha obligado a casi todos los demás competidores, con excepción de Advanced Micro Devices, a abandonar el mercado principal y entrar en nichos más pequeños o en otros segmentos.

Circuito integrado de productos básicos

A veces llamados «chips estándar», se producen en grandes lotes para fines de procesamiento de rutina. El segmento, dominado por los grandes fabricantes asiáticos de chips, ofrece márgenes de beneficio muy reducidos por los que sólo las mayores empresas de semiconductores pueden competir.

complejo SOK

Un «sistema en un chip» es esencialmente la creación de un circuito integrado que contiene las capacidades de todo el sistema. El mercado gira en torno a la creciente demanda de productos de consumo que combinen nuevas características y precios más bajos. Con las puertas bien cerradas a los mercados de memoria, microprocesadores y circuitos integrados de productos básicos, el segmento SOC es quizás el único al que le quedan suficientes oportunidades para atraer a una amplia gama de empresas.

La industria de semiconductores

El éxito en la industria de los semiconductores depende de la creación de productos más pequeños, más rápidos y más baratos. La ventaja de ser miniaturizado es que se puede empaquetar más potencia en un solo chip. Cuantos más transistores haya en un chip, más rápido podrá hacer su trabajo. Esto crea una feroz competencia en la industria y las nuevas tecnologías reducen el costo de producción de un chip.

Esto llevó a una observación llamada «Ley de Moore», que establece que el número de transistores en un circuito integrado denso se duplica aproximadamente cada dos años. La observación lleva el nombre de Gordon Moore, cofundador de Fairchild Semiconductor e Intel, quien escribió un artículo que la describe en 1965. Hoy en día, el período de duplicación se suele citar en 18 meses, cifra citada por el director ejecutivo de Intel, David House.

Como resultado, existe una presión constante sobre los fabricantes de chips para que encuentren algo mejor e incluso más barato que lo que se definió como tecnología de punta apenas unos meses antes. Por tanto, las empresas de semiconductores necesitan mantener grandes presupuestos de investigación y desarrollo. La asociación de investigación de mercado de semiconductores IC Insights informó que se espera que las empresas de semiconductores aumenten los presupuestos de investigación y desarrollo en un 9% en 2022. También pronostican que la tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) también crecerá alrededor del 5,5% entre 2022 y 2026.

Fabricación de semiconductores

Tradicionalmente, las empresas de semiconductores controlaban todo el proceso de fabricación, desde el diseño hasta la fabricación. Sin embargo, muchos fabricantes de chips están delegando cada vez más producción a otros participantes de la industria. Las empresas de fundición cuyo único negocio es la fabricación han pasado a primer plano ofreciendo atractivas opciones de subcontratación. Además de las fundiciones, están empezando a aumentar las filas de diseñadores y probadores de chips cada vez más especializados. Las empresas de chips se están volviendo más ágiles y eficientes. La producción de chips ahora se asemeja a la cocina de un restaurante gourmet, con chefs haciendo fila para agregar las especias adecuadas a la mezcla.

En la década de 1980, los fabricantes de chips vivían con una rentabilidad (número de dispositivos en funcionamiento de todas las unidades producidas) del 10 al 30%. Los fabricantes de chips ahora se esfuerzan por garantizar que la rentabilidad (el número de dispositivos en funcionamiento de todos los producidos) sea de al menos el 90%. Esto requiere procesos de fabricación muy costosos.

Como resultado, muchas empresas de semiconductores se dedican al diseño y al marketing, pero optan por subcontratar parte o la totalidad de su fabricación. Conocidas como fabricantes de chips sin fábrica, estas empresas tienen un alto potencial de crecimiento porque no soportan los costos generales asociados con la producción o la «fabricación».

Invertir en la industria de los semiconductores

Más allá de invertir en empresas individuales, existen varias formas de monitorear el desempeño de la inversión de un sector completo. Estos incluyen el índice de referencia PHLX Semiconductor Index, conocido como SOX, así como sus formas derivadas en fondos cotizados en bolsa. También hay índices que dividen el sector en fabricantes de chips y fabricantes de equipos de chips. Esta última desarrolla y comercializa equipos y otros productos utilizados para el diseño y prueba de semiconductores.

Además, algunos mercados extranjeros, como Taiwán, Corea del Sur y, en menor medida, Japón, dependen en gran medida de los semiconductores y, por lo tanto, sus índices también brindan información sobre la salud de la industria global.

Consideraciones especiales al invertir en semiconductores

Si hay algo que los inversores en semiconductores pueden recordar es que la industria de los semiconductores es altamente cíclica. Los fabricantes de semiconductores a menudo experimentan ciclos de auge y caída basados ​​en la demanda subyacente de productos basados ​​en chips. En tiempos de bonanza, la rentabilidad de los fabricantes de chips puede ser muy alta; Sin embargo, cuando la demanda cae, los precios de los chips pueden caer en picado y tener un impacto importante en las cadenas de suministro de muchas industrias.

La demanda generalmente sigue la demanda del mercado final de computadoras personales, teléfonos celulares y otros equipos electrónicos. Cuando los tiempos son buenos, empresas como Intel y Toshiba no pueden producir chips lo suficientemente rápido para satisfacer la demanda. Cuando los tiempos son difíciles, pueden ser francamente brutales. Las lentas ventas de PC, por ejemplo, podrían hacer que la industria (y los precios de sus acciones) caigan en picada.

Al mismo tiempo, no tiene sentido hablar de un “ciclo de chip” como un evento único. Si bien la fabricación de semiconductores sigue siendo esencialmente un negocio de productos básicos, sus mercados finales son tan numerosos (computadoras personales, infraestructura de comunicaciones, automóviles, productos de consumo, etc.) que es poco probable que el exceso de capacidad en una región destruya toda la casa.

Riesgos de ciclicidad

Sorprendentemente, la naturaleza cíclica de la industria puede brindar cierto consuelo a los inversores. En algunos otros sectores tecnológicos, como el de equipos de telecomunicaciones, nunca se puede estar completamente seguro de si el destino es cíclico o eterno. Por el contrario, los inversores pueden estar casi seguros de que el mercado cambiará en algún momento en un futuro no muy lejano.

Si bien el carácter cíclico ofrece cierto consuelo, también crea riesgos para los inversores. Los fabricantes de fichas participan regularmente en juegos de azar de alto riesgo. El gran riesgo es que después de completar un proyecto de desarrollo importante, las empresas pueden tardar muchos meses o incluso años en determinar si ganaron el premio gordo o perdieron el tren. Una de las razones del retraso es la estructura entrelazada pero fragmentada de la industria, con diferentes industrias alcanzando sus máximos y mínimos en diferentes momentos.

Por ejemplo, las fundiciones suelen tocar fondo mucho antes que los diseñadores de chips. Otra razón es el largo tiempo de desarrollo de la industria: se necesitan años para desarrollar un chip o construir una fundición, e incluso más antes de que los productos se vuelvan rentables.

Las empresas de semiconductores se enfrentan a un enigma clásico: la tecnología impulsa el mercado o el mercado impulsa la tecnología. Los inversores deberían reconocer que ambos enfoques tienen implicaciones para la industria de los semiconductores.

Línea de fondo

Los semiconductores literalmente hacen girar al mundo hoy en día. Sin semiconductores, no tendríamos computadoras, Internet, teléfonos móviles ni televisores de pantalla plana. Por tanto, no sorprende que la industria de los semiconductores desempeñe un papel destacado en la economía mundial. El sector también sigue siendo un foco de innovación a medida que la Ley de Moore continúa haciendo su magia, produciendo microchips más potentes cuya producción se vuelve más barata con el tiempo.