Price discovery dynamics between small- and large-cap ETFs and futures across volatility regimes

Abstract

This thesis investigates how the liquidity of underlying assets affects price discovery and bid-ask spreads. By comparing large cap and small cap exchange traded funds (ETFs) to their corresponding future contracts, the study examines how market microstructure relationships change during normal and high volatility periods, including the transition from T+2 settlement to T+1 settlement cycle.

By using historical nanosecond tick data, the study applies Hayashi-Yoshida (HY) estimator and empirical lead lag ratio (ELLR) to measure lead lag times and price discovery dynamics. Liquidity is evaluated through perfect spread, peak tick size and time weighted average spread (TWAS) indicators. A multi asset lagged adjustment (MLA) model was also tested to analyse mean reversion time. However, due to mathematical instability with this specific dataset, its results are presented as indicative rather than definitive.

The empirical results suggests that the future contracts lead price discovery, with strong evidence in large-cap assets and inconclusive evidence in small-cap assets. While the lead lag time was nearly identical between the assets, the signal strength measured by the ELLR was extremely weak in the small cap category. This suggests that the lower liquidity makes the price discovery relationship inconclusive for the small cap assets.

The spread analysis revealed behavioural differences between the asset classes during market stress. While the large cap future consistently maintained the lowest spreads across all regimes, the stress response of the large cap ETF was highly inconsistent. Specifically, during the 2025 market crash, the large cap ETF suffered a major widening in spreads, whereas the small cap asset spreads were more resilient. The T+1 settlement change caused spreads to widen across all the assets, contradicting theoretical expectations.

Tässä tutkimuksessa selvitetään miten kohde-etuuksien likviditeetti vaikuttaa hinnanmuodostukseen ja osto- ja myyntitarjousten välisiin eroihin. Tutkimuksessa vertaillaan suuren ja pienen markkina-arvon (large ja small cap) pörssinoteerattuja rahastoja (ETF), niitä vastaaviin futuureihin. Tavoitteena on ymmärtää, kuinka markkinoiden mikrorakenne ja sen dynamiikka muuttuvat normaalin ja korkean volatiliteetin aikana, sekä tarkastella T+2 selvityssyklistä T+1 sykliin siirtymisen vaikutuksia.

Aineistona käytetään historiallista tarjouskirjadataa. Hinnanmuodostuksen viivettä ja suhdetta mitataan Hayashi-Yoshida (HY) estimaattorin, sekä ELLR luvun avulla. Likviditeettiä arvioidaan pienimmän erotuksen, maksimaalisen erotuksen ja aikapainoitetun erotuksen indikaattoreiden avulla. Myös keskiarvoon palautumisen nopeutta pyrittiin mallintamaan MLA mallilla, mutta tämä malli osoittautui matemaattisesti epävakaaksi, minkä vuoksi sen tuloksiin tulee suhtautua vain suuntaa antavina.

Tulosten perusteella futuurit johtavat hinnanmuodostusta suurissa yhtiöissä, mutta pienten yhtiöiden kohdalla tulos jäi epävarmaksi. Vaikka viiveaika omaisuusluokkinen välillä oli käytännössä sama, ELLR mittarilla arvioitu hinnanmuodostuksen vahvuus jäi pienten yhtiöiden kohdalla erittäin heikoksi. Tämä viittaa siihen, että pienten yhtiöiden kohdalla futuurissa tapahtuva hinnanmuodostus ei ole varmaa ja tulos jäi epäselväksi.

Osto- ja myyntitarjousten välinen erotus ja sen analysointi paljastivat merkittäviä eroja omaisuusluokkien käyttäytymisessä erilaisissa markkinaolosuhteissa. Suurten yhtiöiden futuurin erotus oli tasaisesti pienin, mutta vastaavan ETF:n reaktiot olivat vaihtelevia. Esimerkiksi vuoden 2025 romahduksessa suurten yhtiöiden ETF:n osto- ja myyntitarjousten välinen erotus kasvoi huomattavasti, kun taas pienyhtiöiden ETF:n ja futuurin erotukset kasvoivat suhteessa vähemmän. Siirtyminen T+1 selvityssykliin kasvatti osto- ja myyntitarjousten välisiä erotuksia kaikissa omaisuusluokissa, mikä on ristiriitainen tulos teoriaan nähden.