מכונות בפיתוח וייצור אפלייד מטיריאלס / צילום: אפלייד מטיריאלס
נקודת המבט של אפלייד מטריאלס על תעשיית השבבים היא אחת מנקודות המבט האינטימיות ביותר שקיימות בתעשייה. לקוחות החברה הן חברות לייצור שבבים, כמו אינטל או טאואר הישראלית. אלה זקוקות - עוד במהלך הפיתוח, ולאחר מכן במהלך תהליך הייצור - למערכות שיבדקו את פרוסות הסיליקון שהן מייצרות ויוודאו שהן יוצרו כהלכה ולא נפלו בהם פגמים.
מדובר באתגר לא פשוט. פרוסות הסיליקון - אותן חתיכות בצורת עיגול מהן נגזרים השבבים - מכילות טרנזיסטורים זעירים, בגודל ננומטרים ספורים, כמעט כמו גודל אטום. הרווחים ביניהם קטנים אף יותר, ורוחבם מגיע לעיתים אף לננומטר בודד או פחות. חברות כמו אפלייד מייצרות ציוד בקרה שמסוגל "לראות" את הטרנזיסטורים הקטנים ואת הרווחים הקטנים שביניהם.
בשיחה עם "גלובס" מספר מנכ"ל אפלייד מטריאלס ישראל, עופר גרינברגר על האתגרים הטכנולוגיים העכשוויים בפניהם ניצבת תעשיית השבבים במישור הטכנולוגי, ועל תפקידה של אפלייד באקוסיסטם. "הציוד שלנו יכול לאפשר לחברות השבבים, לראות דברים שהם לא ראו קודם, כבר בשלב הפיתוח", הוא אומר. "אנחנו מנסים לשחק את הטיים-טו-מרקט, כי שם הכסף הגדול. ואנחנו עושים את זה בזכות שילוב של רזולוציית ראייה, וגם יכולות של מהירות, ויכולות מיוחדות שתוכננו ספציפית לבחון מבנים של שבבים שונים".
עוד סיפר גרינברגר כיצד נערכה החברה לגאות בשוק השבבים עוד לפני מגפת הקורונה ועל הקמתו של חדר נקי חדש, בגודל של 3,200 מ"ר, שיספק תוספת של 50% בקיבולת הייצור. לדבריו, החברה "תמשיך ותתרחב שוב בטווח יחסית קצר, כי השוק רץ חזק, וגם ימשיך כך".
המניה זינקה ב-70 דולר בשנה האחרונה
אפלייד מטיריאלס הוקמה ב-1967 והיא מעסיקה כ-24 אלף עובדים. החברה מספקת מערכות בתחום הנדסת החומרים. לדבריה, "כמעט כל שבב בעולם, בין אם הוא חלק מהמכשירים הניידים או המחשבים האישיים של כל אחד מאיתנו, דרך האינטרנט והענן עד למכוניות ולמכשור הרפואי המתקדם ביותר, עבר דרך המכונות של אפלייד מטיריאלס שפותחו ויוצרו בישראל".
בישראל פעילות חברות נוספות בתחום בקרת הייצור, בהן נובה וקמטק הישראליות, ו-KLA (שרכשה את אורבוטק הישראלית). אפלייד מטיריאלס ישראל פעילה מאז 1991. הקמפוס ראשי של החברה ממוקם בפארק המדע רחובות. אפלייד מעסיקה כ-1,750 עובדים בהעסקה ישירה, ונוסף עליהם עוד כ-800 עובדי קבלן, בהם גם עובדי פיתוח.
אפלייד ישראל היא חטיבה עסקית עצמאית, שכוללת את כל הפעילויות הנוגעות לפיתוח וייצור של מערכות מתקדמות לבקרת תהליך ייצור שבבים, מתכנון ופיתוח דרך ייצור, שיווק ומכירות, תמיכה ועבודה צמודה עם לקוחות גלובליים. הפעילות בחברה מקיפה עולמות שונים מאלגוריתמיקה, עיבוד תמונה, אלקטרוניקה ותוכנה, דרך פיזיקה, אופטיקה, רובוטיקה, מכניקה, ובינה מלאכותית. החברה מחזיקה גם משרדי תמיכה בלקוחות קריית גת ומגדל העמק שם ממוקמים מפעלי אינטל וטאואר.
כמו חברות רבות בתעשיית השבבים, גם מניית אפלייד נהנתה מהגידול בצריכת דאטה ומוצרים אלקטרוניים בעקבות משבר הקורונה. שווי השוק של החברה עומד על כ-126 מיליארד דולר. מניית החברה זינקה בשנה האחרונה מ-56 דולר לכ-138 דולר. בשנת הכספים 2020 הכניסה כ-17 מיליארד דולר, עם רווח תפעולי של 4.3 מיליארד דולר (או 25% מהמכירות נטו).
הכנסות אפלייד ישראל לא מתפרסמות בנפרד אך על פי הדוח הכללי של החברה, הן צמחו במהלך 2020 ב-46%. על פי תוצאות הרבעון השני של 2021 שהתפרסמו ב-20 במאי, הסתכמו הכנסותיה של אפלייד מטריאלס ב-5.58 מיליארד דולר - גידול של 41% לעומת הרבעון המקביל אשתקד, עם רווח תפעולי של 1.58 מיליארד דולר. אפלייד החזירה לבעלי המניות 952 מיליון דולר, סכום הכולל 750 מיליון דולר בקנייה עצמית של מניות ו-202 מיליון דולר בתשלום דיבידנד.
גודל רכיבי השבבים מאתגר את גבולות הפיזיקה
בכדי לאתר תקלות בפס הייצור בשלבים מוקדמים ככל שניתן, הביקורת מבוצעת כמעט בזמן אמת, במרוץ נגד הזמן. כל שבב שלא אותרה בו תקלה ויצא מהמפעל עלול להסב נזק גם ליצרנית השבבים וגם ללקוחותיהן - החברות שמשלבות את השבבים במוצריהן, בין אם מדובר בדאטה סנטרים, בטלפונים סלולריים או רכבים. עוד קודם לכן, המטרה היא לאתר מוקדם ככל האפשר תקלות בשלבים, כדי לא לאפשר לפרוסות סיליקון פגומות להמשיך ולתפוס מקום יקר על פס הייצור, רק בכדי שבסופו הן ייזרקו לפח.
אלא שכדי להיות מסוגלים לעשות את זה נדרשת יכולת לפתח כלים שיהיו מסוגלים לראות ולקרוא את פרוסות הסיליקון הללו. הכלים שמאבחנים תקלות בייצור אמורים להיות מסוגלים רגישים ומתוחכמים בהתאם לכך שהטרנזיסטורים המרכיבים את השבבים הולכים ונעשים קטנים תוך שהם מאתגרים את גבולות הפיזיקה. כיום, תהליכי הייצור המתקדמים ביותר בהם נעשה היום שימוש בפועל הם של 5 ננומטר, במפעלי שתי חברות הייצור (פאונדרי) המובילות - TSMC הטיוואנית, וסמסונג הדרום קוריאנית.
השתיים הללו, כמו גם אינטל ואחרות, עומלות כל העת לפתח את הדורות הבאים. באמצע מרץ השנה הכריזה סמסונג על טכנולוגיית 3 ננומטר, שתיכנס לייצור כבר ב-2022. לפני כחמישה שבועות הודיעה IBM על פריצת דרך עם פיתוחו של השבב הראשון בעולם בעובי 2 ננומטר שמשמעותו 50 מיליארד טרנזיסטורים בשטח כגודל ציפורן. לכשייוצרו השבבים של יבמ בעוד מעט שנים, יוכלו השבבים הללו לספק 45% יותר ביצועים עם צריכת אנרגיה של 75% פחות משבבי 7 ננומטר. במקרים רבים, צריכת האנרגיה היא אחד הפרמטרים החשובים ביותר של שבבים כיום אף יותר מהגודל והביצועים.
חידוש רדף חידוש, ולפני כחודש יצאה עוד הכרזה מעניינת בתחום, כשצוות חוקרים משותף של המכון הטכנולוגי MIT ושל TSMC הודיע על פריצת דרך שתאפשר ייצור שבבים בעובי קטן עוד יותר - של עד 1 ננומטר.
אחת הבשורות בחידושים הללו, הם שהם מאפשרים להמשיך ולהשיג שיפורים בביצועים, תוך הקטנת צריכת האנרגיה, באמצעות המשך הייצור שבבים בדו ממד. זאת - לעומת ייצור בתלת ממד, שבו מיוצרים הטרנזיסטורים בשבב גם לגובה. ייצור שבבים בתלת מימד אמנם מאפשר לשפר ביצועים מבלי להקטין את הטרנזיסטורים, אבל תהליך ייצורם יקר ומורכב יותר.
"מה שחשוב הוא זמן האספקה ללקוחות"
בכל הצמתים הללו נמצאות חברות כמו אפלייד, שנערכות במקביל לתמוך בהתקדמות הטכנולוגית של חברות השבבים. כמוהן, הן עובדות כעת על הטכנולוגיות שייצאו לשוק רק בעוד שנתיים-שלוש או אפילו יותר, בעוד 3-4 שנים. התרומה היא לא רק בשלב שבו השבבים מושקים ומגיעים לייצור המוני במפעלים, אלא עוד קודם לכן, במרכזי הפיתוח של חברות השבבים, כמו אלה של אינטל בחיפה.
גרינברגר מסביר בהקשר זה כמה מן האתגרים שעומדים בפני התעשייה, במישור הטכנולוגי. "התעשייה עבדה לפי חוק מור המסורתי, על פיו, בכל 18-24 חודשים הטרנזיסטורים מתכווצים בכ-30% תוך הכפלת הביצועים. אלא שחוק מור מאבד את המומנטום שלו ונולדות ארכיטקטורות חדשות שהתפתחו עם השנים", אומר גרינברגר. אחת השיטות הללו היא כאמור "הדפסת" השבבים לגובה. "המעבר לייצור בתלת ממד שכבר קרה בעולם הזיכרונות הנדיפים, נמצאים מעבר לפינה גם בעולם השבבים ה"לוגיים" (המעבדים ה"רגילים, כמו המעבד המרכזי CPU , א"ב) שייבנו גם הם בשכבות לגובה".
גרינברגר מדגיש את מרכיב הזמן ומסביר כי "בעולם שלנו מה שחשוב הוא זמן האספקה ללקוחות. אם עלות ההקמה של מפעל שבבים לוגיים היא כ-20 מיליארד דולר, ועלות הקמת מפעל שבבי זיכרון היא כ-10 מיליארד דולר, וזמן החיים שלו הוא 4-5 שנים, אז גם אפשר גם למדוד, מבחינת פחת, כמה עולה כל שנייה במפעל. השקעה בציוד כמו שלנו, יכולה לסייע להאיץ את הייצור, ולשפר את המדדים".
"מובילים במיקרוסקופים ברמה עולמית"
בשלב זה מפרט גרינברגר מה האתגר הטכנולוגי שעומד בפני חברות כמו אפלייד - "למדוד דברים הרבה יותר מסובכים". אם עד היום, לדבריו, "היינו צריכים למדוד מרווח בין שני פסים על משטח אופקי, היום אתה צריך למדוד את גם משטחים אנכיים, שהם גם קצת שקועים. זה מחייב הרבה יותר טכנולוגיות".
לדברי גרינברגר, התהליך שמאפשר את זה, הוא כניסתם של מיקרוסקופים מבוססי אלקטרונים, ולא פוטונים. "היום יש דברים שהאופטיקה כבר לא רואה, ולכן צריך כלים יותר חזקים", הוא אומר, "המיקרוסקופים האלקטרוניים היו הבטחה גדולה. דיברו עליהם רבות, אבל זה לא קרה כל כך. היום אנחנו מובילים בתחום זה ברמה עולמית - מקום ראשון בתעשייה, על פי גרטנר. לאחרונה הטכנולוגיה הזו נעה והופכת מטכנולוגיה אזוטרית לכזו שנעשה בה שימוש בנפחים יותר גדולים. לא מעט בזכות דברים שדחפנו ופיתחנו בתחום. זה עוד מנוע צמיחה משמעותי שאנחנו נהנים ממנו", הוא טוען.
"יש היום הרבה יכולות שלא היו לפני שלוש שנים. אם לפני כן היה צריך לחתוך את הפרוסה תחת מיקרוסקופ. זה היה לוקח יומיים שלושה. היום מפתחי השבבים יכולים לראות מה קורה תוך כמה שעות ולתקן, כי הם מצליחים לחדור יתר עמוק", הסביר גרינברגר, "היכולת להבין מראש מה יעבוד ומה לא יעבוד, משנה את היכולת לייצר או לא לייצר".
גרינברגר הסביר עוד כי אמנם "מדובר בטכנולוגיה איטית יחסית לפוטונים, אבל מצד שני מסוגלת לאבחן בבת אחת פרוסת סיליקון שלמה ולהגיד איפה נמצאת בה הבעיה, הרבה בזכות בינה מלאכותית ואלגוריתמיקה".
"זה נכון בתכנון של כל דבר שמאתגר את חוקי הפיזיקה", הוא ממשיך ומסביר - "יכול להיות למשל המפתחים ישתמשו בחומר שהם חשבו שהם יכולים לשלוט בו ברמת האלקטרון, אך לאחר מסתבר שלא ניתן לשלוט בהם. יש שילוב הדוק בין התכנון המיקרו-אלקטרוני, לבין איך בונים אותו (אינטגרציה), ולאחר מכן איך מייצרים אותו בייצור המוני. אלו תחומים קרובים, אבל דיסציפלינות שונות מבחינת תחומי הידע. אנשים שונים לגמרי מבחינת היכולות".
עוד 3,200 מ"ר של חדר נקי
מכאן עבר גרינברגר לדבר על המהלך העסקי הגדול אותו החל לדבריו להוביל עוד לפני משבר הקורונה. "ב-2019, עוד לפני שסוכנויות החיזוי דיווחו על כך, הרגשתי שמתבשל מהלך של 'מגה אפסייקל' - שהשוק מבשל משהו גדול. מאחר שהיערכות בתעשייה שלנו לוקחת כשנה, אמרתי בואו ניערך, כי אם יגיע גל גדול ולא נערכנו - המחיר יהיה כבד. מקסימום - טעינו".
גרינברגר מסביר כי "הדיגיטציה והמעבר לענן משפיעים על הביקוש למעבדים וזיכרונות, וזה מה שמרגישים בשנה וחצי האחרונות". גם מסכים ותשתיות תקשורת מייצרות כיום לדבריו ביקוש נוסף. בשנים האחרונות, הוא אומר עוד, "רוב הכוח שדוחף את תעשיית השבבים, בא מצרכנים, מהמובייל, אבל עכשיו מגיע גל נוסף, שבו בגלל הפוטנציאל של הבינה המלאכותית שנכנסת לכל תחום ומצריכה המון תשתיות בענן ובאדג', מי שדוחפים את התעשייה הם העסקים הגדולים". מסיבות אלה, לדבריו, גם השנה הנוכחית "תהיה עוד שנה חזקה בתעשיית השבבים".
גרינברגר מציין כי לא מדובר במהלך מובן מאליו משום שבניגוד לתחום הפיתוח שבו ישראל מצטיינת בטאלנטים שלה, בתחום הייצור התחרות קשה הרבה יותר. "בחברה רב לאומית, להבדיל מפיתוח, את הייצור אפשר לעשות בכל מקום כמו בסינגפור או באוסטין, טקסס. לחברה שלנו יש אתרי ייצור בעולם, ולא טריוויאלי להקים מפעל חדש במקומות שנופלים בהם טילים (הריאיון נערך לפני מבצע "שומר החומות", א"ב). לשמחתי קיבל תמיכה מלאה בארה"ב ולא היינו צריכים להילחם זה. יש הכרה ביכולות של החברה הישראלית וגם בצמיחה ובשינוי שהיא עוברת".
לצד ההכרזה על החדר הנקי הודיעה החברה כי היא מבקשת לגייס 200 עובדים נוספים, לאחר שגייסה בשנה וחצי האחרונות למעלה מ-100 עובדים. החברה מבקשת לגייס מגייסים אנשי תוכנה, אלגוריתמים, כולל תפקידים בכירים, עובדים בתפקידי תמיכת טכנולוגית ללקוחות, מהנדסי אינטגרציה ליצור, פיזיקאים, ואנשי שיווק. בתשובה לשאלה עד כמה הוא סבור שהחברה תצליח לגייס היקף עובדים שכזה, בשעה שחברות מוכרות כמו אינטל ואנבידיה מגייסות גם הן מאות עובדים, השיב גרינברגר כי "מאחר שאפלייד היא חטיבה עסקית עצמאית יש בה מגוון רחב של משרות, מעבר לפיתוח. זה ההבדל".
עופר גרינברגר
אישי: נולד ב־1961, מתגורר בקיסריה
מקצועי: מכהן כמנכ"ל אפלייד מטריאלס ישראל משנת 2017, לפני כן היה מנכ"ל של חברות אורביט תקשורת, KLA-Tencor ישראל ומיקרוסוויס
עוד משהו: בוגר תוכנית המנהלים של אוניברסיטת סטנפורד, חבר בחבר הנאמנים של הטכניון
אפלייד מטריאלס
תחום עיסוק: מספקת פתרונות בהנדסת החומרים המשמשים לייצור שבבים
היסטוריה: הוקמה ב־1967 בקליפורניה והנפיקה ב־1972. אפלייד מטריאלס
ישראל הוקמה ב־1996
עובדים: 24 אלף עובדים במטות הגלובליים, מתוכם 1,800 בישראל