半导体是什么

2024-02-29 00:00:00

半导体( semiconductor),指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。

如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制,范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。

今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关连。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。

关键要点

半导体存在于成千上万种电子产品中,是一种导电性比绝缘子高但比纯导体少的材料。

半导体有四种基本类型。

半导体行业以一种简单的信条生存和消亡:一种更小,更快,更便宜的信念。

投资者应记住,半导体行业是一个高度周期性的行业,会受到周期性的兴衰影响。

了解半导体

半导体器件可以显示一系列有用的特性,例如显示可变电阻,比一个方向更容易在一个方向上通过电流以及对光和热起反应。它们的实际功能包括信号放大,开关和能量转换。因此,它们在几乎所有行业中得到广泛使用,制造和测试它们的公司被认为是衡量整体经济状况的极好指标。

半导体类型

广义上讲,半导体分为四个主要产品类别:

内存:内存芯片充当数据的临时仓库,并将信息往返于计算机设备的大脑。内存市场的整合仍在继续,将内存价格推到了如此低的水平,以至于只有东芝,三星和NEC等少数巨头能够负担得起。

微处理器:这些是中央处理单元,包含执行任务的基本逻辑。英特尔在微处理器领域的统治已迫使几乎所有其他竞争对手(除了超微公司)退出主流市场,并进入较小的细分市场或完全不同的领域。

商品集成电路:有时被称为“标准芯片”,它们被大量生产以用于常规处理。该细分市场由亚洲大型芯片制造商主导,其利润微乎其微,只有最大的半导体公司才能竞争。

复杂的SOC: “片上系统”实质上就是创建具有整个系统功能的集成电路芯片。市场围绕着对具有新功能和较低价格的消费产品不断增长的需求。随着存储器,微处理器和商品集成电路市场的大门紧闭,SOC细分市场无疑是仅有的具有足够机会来吸引众多公司的细分市场。

半导体产业

半导体行业的成功取决于制造更小,更快和更便宜的产品。小巧的好处是可以在同一芯片上放置更多功率。芯片上的晶体管越多,其工作速度就越快。这在行业中引起了激烈的竞争,新技术降低了每个芯片的生产成本,因此在几个月内,新芯片的价格可能下降50%。

这引起了称为摩尔定律的观察,该定律指出,密集集成电路中的晶体管数量大约每两年翻一番。该观察结果以仙童半导体和英特尔共同创始人戈登·摩尔的名字命名,他在1965年撰写了一篇描述该现象的论文。如今,倍增期通常被引用为18个月,这一数字被英特尔高管戴维·豪斯(David House)引用。

结果,不断给芯片制造商施加压力,要求它们比几个月前定义的最新技术更好甚至更便宜。因此,半导体公司需要维持大量的研发预算。半导体市场研究协会IC Insights报告称,2017年最大的10家半导体公司在研发方面的支出平均占销售额的13.0%,单个公司的比例为5.2%至24.0%。

传统上,半导体公司控制从设计到制造的整个生产过程。然而,许多芯片制造商现在将越来越多的生产委托给业内其他公司。专注于制造的铸造公司最近脱颖而出,提供有吸引力的外包选择。除了铸造厂,越来越专业的设计师和芯片测试人员的队伍也开始膨胀。芯片公司正在变得越来越精益,效率更高。薯条生产现在类似于美食餐厅的厨房,厨师们在这里排队,为调味料添加恰到好处的香料。

在1980年代,芯片制造商的生存率(所有制造的操作设备的数量)为10%至30%。但是,要想今天具有竞争力,芯片制造商必须维持80-90%的良率。这需要非常昂贵的制造工艺。结果,许多半导体公司进行设计和营销,但选择将部分或全部制造外包。这些公司被称为无晶圆厂芯片制造商,具有巨大的增长潜力,因为它们不受与制造或“制造”相关的间接费用的负担。

半导体公司面临的经典难题是,是由技术驱动市场还是由市场驱动技术。投资者应认识到两者都对半导体行业有效。