מכירות אפלייד מטיריאלס ישראל צמחו ב-46%

בתמונה למעלה: מנכ"ל אפלייד מטיריאלס ישראל, עופר גרינברג (מימין) ונשיא ומנכ"ל החברה העולמית, גרי דיקרסון

בסיום שנת הכספים 2020 (שהסתיימה בחודש אוקטובר 2020), התברר שהמכירות של חברת אפלייד מטיריאלס ישראל צמחו ב-46% והשיגו שיא של כל הזמנים. החברה לא מסרה מה היה היקף המכירות. עופר גרינברגר, מנכ"ל אפלייד מטיריאלס ישראל, אמר: "היקף הפעילות העסקית של אפלייד מטיריאלס ישראל צמח באופן משמעותי מעל השוק והניב הכנסות שיא של כל הזמנים בשנת הכספים 2020, כל זאת תוך התמודדות עם סביבה מאתגרת בשל המגיפה. המוצרים שאנו מפתחים ומייצרים כאן בישראל מאפשרים ללקוחותינו הגלובליים להביא שבבים מתקדמים לשוק מהר יותר, דבר המניע את הצמיחה של טכנולוגיות חדישות כגון AI, מחשוב עתיר ביצועים ו-5G".

חברת אפלייד מטיריאלס העולמית מספקת טכנולוגיות ומכונות לייצור שבבים וצגים. החברה בישראל אחראית על פיתוח, ייצור ושיווק מערכות בדיקה ובקרת תהליכי ייצור שבבים (Process Diagnostics and Control). כמעט כל השבבים המיוצרים בעולם עוברים במהלך הייצור דרך מכונות הבדיקה הישראליות. כיום החברה מעסיקה בארץ כ-1,700 עובדים. בשנה האחרונה היא גייסה כ-200 עובדים, וכיום היא מגייסת עשרות עובדים נוספים, במיוחד בתחומי התוכנה, אלגוריתמים, הנדסה, אינטגרציית מוצר ועוד.

ביצועי שיא לאפלייד מטיריאלס העולמית

מכירות אפלייד מטיריאלס העולמית צמחו ברבעון האחרון של 2020 בכ-25% בהשוואה לרבעון המקביל אשתקד והסתכמו בכ-4.7 מיליארד דולר. היקף המכירות השנתי הסתכם בכ-17.2 מיליארד דולר- בהשוואה ל-14.6 מיליארד דולר אשתקד. נשיא ומנכ"ל אפלייד העולמית, גרי דיקרסון, אמר שהחברה סיימה את שנת 2020 עם ביצועי שיא, "הודות לביקוש הגבוה למערכות ושירותי מוליכים למחצה. ההזדמנויות העתידיות שלנו נראות טובות מתמיד הודות למגמות טכנולוגיות עוצמתיות המתגבשות כיום".

ביחס למוצרים הישראלים, אמר דיקרסון: "תחום הבדיקות שלנו רשם ביצועי שיא, עם גידול של 46% בהכנסות השנה. יש לנו ביקוש משמעותי מלקוחות מובילים וזכייה בנתחי שוק בתחום הבדיקות האופטיות וטכנולוגיות הE-beam עם מוצרים חדשים שעדיין נמצאים בשלבי אימוץ ראשונים. המערכת הזאת יכולה לראות פרטים שאף מערכת E-beam אחרת בעולם לא מסוגלת לראות".

דיקרסון: יותר מידע פירושו יותר שבבים

דיקרסון הסביר בשיחת הוועידה שלאחר פרסום הדו"חות, מדוע להערכת החברה מכירותיה ימשיכו לצמוח בשנים הקרובות: "כאשר מסתכלים על העשור הבא, אנחנו מצויים בנקודת שינוי שבה נוצרת תעשייה בהיקף של טריליוני דולרים המסתמכת על חידושים בתחום הנדסת החומרים, והתפתחויות טכנולוגיות כמו למשל AR/VR. אולם נקודת התפנית החשובה ביותר היא הבינה המלאכותית.

"לבינה המלאכותית השפעה עצומה על שוק השבבים. היא דוחפת את התעשייה ממערכות מוכוונות יישומים אל מערכות מוכוונות נתונים, אשר יעבדו את כל המידע הקיים בעולם. למגמה הזו יש שתי השלכות חשובות מאוד: הצמיחה של התעשייה כבר לא תוגבל על-ידי היכולת של האדם לצרוך ולייצר מידע, ושנית, יש צורך בכמות עצומה של מחשבים כדי לעבד את כל המידע הרב".

גארי דיקרסון: הכנסות אפלייד מטיריאלס מהפעילות בישראל – יותר ממיליארד דולר ב-2020

המכירות של אפלייד מטיריאלס ישראל, הנמצאת בבעלות אפלייד מטיריאלס העולמית, צפויות לצמוח השנה בכ-40% ולהגיע להיקף כולל של יותר ממיליארד דולר (ממכירת מוצרים ושירותים). כך גילה נשיא ומנכ"ל החברה, גארי דיקרסון, במהלך שיחת הוועידה שלאחר פרסום הדו"ח הרבעוני. בסך הכל, ברבעון הפיננסי השלישי של 2020 (שהסתיים ביולי) צמחו מכירות החברה העולמית בכ-23% והסתכמו בכ-4.4 מיליארד דולר. תחזית החברה היא למכירות בהיקף של כ-4.6 מיליארד דולר ברבעון האחרון של 2020.

החטיבה הישראלית עוסקת בפיתוח, ייצור ושיווק מערכות בדיקה לקווי ייצור שבבים במסגרת חטיבת PDC. להערכת החברה, כמעט כל השבבים בעולם עברו בתהליך הייצור דרך מכונות של החברה המיוצרות בישראל. בתשובה לשאלה של אחד מהאנליסטים, אמר דיקרסון  שהפעילות של אפלייד ישראל נמצאת בצמיחה הגבוהה ביותר בענף בתחום הזה. לדבריו, לצד ההצלחה בשוק, הטכנולוגיות של PDC גם מסייעות לאפלייד מטיריאלס עצמה לשפר את מערכות ייצור השבבים שהיא בונה.

מנועי הצמיחה הישראלים: בדיקה אופטית ומיקרוסקופ אלקטרונים

דיקרסון: "שני מנועי צמיחה מרכזיים עומדים מאחורי העלייה במכירות של PDC: הראשון הוא מערכת בדיקות אופטית חדשה שכבר הניבה מכירות בהיקף של כמה מאות מיליוני דולרים השנה. אנחנו נמצאים רק בשלבים הראשונים של השקת המערכת וצופים עלייה במכירות. מדובר במערכת הנמצאת בקו הייצור עצמו, ולכן יש צורך במספר רב של מערכות בתהליך השלם. המערכת זוכה להצלחה אצל הלקוחות המובילים שלנו הנמצאים בתהליך שידרוג מדד ה-PPAC שלהם (Power, Performance, Area and Cost).

מיקרוסקופ אלקטרוני לבדיקת שבבים מתוצרת אפלייד מטיריאלס ישראל
מיקרוסקופ אלקטרוני לבדיקת שבבים מתוצרת אפלייד מטיריאלס ישראל

"מנוע הצמיחה השני מבוסס על מערכת ה-e-beam שהשקנו השנה (מיקרוסקופ אלקטרוני לבדיקת השבבים שיוצרו). למערכת הזאת יש כיום את הרזולוציה הגבוהה ביותר בתעשייה. היא מספקת שיפור של 60% בהשוואה למערכות קודמות והיא מהירה מאוד. זהו פתרון חשוב מאוד ללקוחות המפתחים טכנולוגיות חדשות לייצור טרנזיסטורים וזכרונות. טכנולגיית ה-e-beam החדשה צפויה לבסס אותנו כחברה המובילה בתחום הזה בשוק בעשור הקרוב".

חברת אפלייד מעסיקה כ-1,700 עובדים בחטיבה הישראלית הפועלת מרחובות. בשנה האחרונה היא גייסה כ-250 עובדים חדשים. פרוייקט הגיוס עדיין נמשך, והיא מגייסת עובדים חדשים בעיקר בתחומי התוכנה, אלגוריתמים, הנדסה, אינטגרציה של מוצר וכדומה.

סבב מינויים באפלייד מטיריאלס ישראל

בתוך כך, החברה הודיעה עם סבב מינויי בכירים בישראל: סמנכ"לית משאבי האנוש ומנהלת משאבי האנוש הגלובלית בחטיבת Image processing Control, רחל פישביין קליינר, מצטרפת להנהלת משאבי אנוש העולמי של אפלייד מטיריאלס, המעסיקה כ- 22 אלף איש ברחבי העולם. היא תוביל ארגון חדש בשם Global HR Business Partners and Services, שתפקידו לספק למנהלים בחברה כולה כלים לניהול HR מתוך שותפות עסקית חזקה ומיקוד בתחום אסטרטגי זה. רחל תמלא את התפקיד הגלובלי מישראל.

מימין לשמאל: רחל פישביין קליינר (צילום: יח"צ), ריקי אלוני ודיוויד בלום (צילום: דרור סיתהכל)
מימין לשמאל: רחל פישביין קליינר (צילום: יח"צ), ריקי אלוני ודיוויד בלום (צילום: דרור סיתהכל)

במקומה מתמנה ריקי אלוני לתפקיד סמנכ"לית משאבי האנוש של אפלייד מטיריאלס ישראל. ריקי הצטרפה לאפלייד לפני כ- 20 שנה ומילאה שורה ארוכה של תפקידים בתחומים מגוונים לרבות אנליסטית עסקית, מנהלת פרוגרמות וראש מטה. בעשור האחרון התמקדה ריקי בתחום משאבי האנוש בתפקידי ניהול מגוונים בשיתוף פעולה עם יחידות עסקיות שונות בחברה.

דיוויד בלום מונה לתפקיד סמנכ"ל השיווק של PDC ויהיה אחראי על בניית האסטרטגיה השיווקית, מחקרי שוק, מנהלי שיווק המוצרים השונים ועוד. לתפקיד זה חשיבות מיוחדת לאור העובדה שאפלייד ישראל פועלת כיחידה עסקית עצמאית. בשנים האחרונות שימש דיוויד כיועץ לחברה בנושאי אסטרטגיה ושיווק. דייוויד החל את הקריירה שלו כמהנדס באינטל ולאחר מכן, ביצע שורה של תפקידי ניהול בחברת KLA, בעיקר בעמק הסיליקון.

מאגד המטרולוגיה הישראלי MDM השיג פריצות דרך עולמיות

בתמונה למעלה: ד"ר דורון משולח מאפלייד מטיריאלס, יו"ר מאגד Multi-Dimentional Metrology 

בכנס הסיכום של המאגד הישראלי לפיתוח טכנולוגיות תשתיתיות בתחום המטרולוגיה (MDM – Multi-Dimensional Metrology) של ייצור שבבים שהתקיים לפני כשבועיים, התברר ששיתופי הפעולה בין החברות הישראליות והאקדמיה הולידו פיתוחים חדשניים ברמה עולמית, באחד מתחומי הטכנולוגיה הקשים והמאתגרים בתעשיית ייצור שבבים.

יו"ר המאגד, ד"ר דורון משולח, מנהל טכנולוגיות ושיתופי פעולה אסטרטגיים בחברת אפלייד מטיריאלס ישראל, חשף נתונים על תעשיית המטרולוגיה הישראלית. ההשקעות במערכות המטרולוגיה המשמשות בקווי הייצור של השבבים הינן בהיקף של כ-12%-10% מההשקעות בציוד הייצור. מדובר בשוק גדול, הצפוי לגדול בשנים הקרובות, עקב הגידול הצפוי בהשקעות בתשתיות ייצור שבבים. להערכת חברת גרטנר, בשנת 2020 יגיע היקף השוק העולמי קרוב ל-5.6 מיליארד דולר, ויצמח להיקף של כ-7 מיליארד דולר בשנת 2024. לדברי דר משולח, כיום פועלות בישראל חברות מטרולוגיה בעלות משקל משמעותי בתחום, וביחד ישראל אחראית לכשליש מהשוק בעולם.

התעשייה דורשת פתרונות מטרולוגיה חדשים

חברות המטרולוגיה הגדולות בישראל לתעשיית השבבים הן אפלייד מטיריאלס ישראל, נובה, KLA, ברוקר וקמטק. ההערכה היא כי ביחד הן מעסיקות באופן ישיר כ-3,300 עובדים ובסך הכל מספקות למשק כ-10,000 משרות. חברות מטרולוגיה ישראליות רוכשות מספקים מקומיים מוצרים ושירותים בהיקף שנתי של כ-350 מיליון דולר. כמו-כן, מקיימות החברות שיתופי פעולה עם האקדמיה, התורמים לשיתוף והעברת ידע בין האקדמיה לתעשייה.

תעשיית ייצור השבבים מתקדמת בקצב גבוה: כדי לעמוד בצרכים הגוברים, נמשך המאמץ להקטין ולצופף את ההתקנים, לשפר את ביצועיהם ולהקטין את צריכת ההספק שלהם. כמו כן, משתמשים גם בחומרים חדשים ומפתחים מבנים תלת-ממדיים עם גיאומטריות מורכבות. למשל, הטרנזיסטורים המתקדמים המיוצרים כיום הם תלת-ממדיים ורכיבי זיכרון מתקדמים גם הם תלת-ממדיים ובנויים מעשרות שכבות. כל אלה מהווים אתגרים לביצוע מדידות ובדיקות בקרת איכות הייצור בקווי הייצור, אתגרים הדורשים מענה כדי שקווי הייצור יוכלו להמשיך לייצר ביעילות ובתפוקות גבוהות.

על הרקע הזה הוקם מאגד MDM בשנת 2017 במסגרת תכנית מגנ"ט ברשות החדשנות. במישור האסטרטגי, מטרת המאגד הייתה להבטיח שתעשיית המטרולוגיה הישראלית תשמור על מעמד מוביל בעולם, בפרט לדורות החדשים של שבבים. במישור הטכנולוגי, מטרתו הייתה לבחון את ההיתכנות הטכנולוגית של מגוון רעיונות חדשים, ובכלל זה של טכנולוגיות המבוססות על היתוך מידע המגיע ממספר מקורות מידע.

במאגד השתתפו החברות אפלייד מטיריאלס ישראל, אינטל, נובה, ברוקר, ננומושן, אל-מול וננוניקס. מהאקדמיה השתתפו קבוצות מחקר מאוניברסיטאות בר אילן, בן גוריון, תל אביב, ממכון וייצמן ומהטכניון. עדיין מוקדם להעריך את ההצלחה האסטרטגית של המאגד, מכיוון שזמן הפיתוח של טכנולוגיות חדשות בתעשיית המטרולוגיה הוא ארוך מאוד ודרושות כ-5-10 שנים לפיתוח והטמעת מוצר חדשני בשוק. זמן הפיתוח הארוך והאתגרים הטכנולוגיים הם חסרון אבל יש להם גם יתרון. דר משולח: "אמנם הקושי הטכנולוגי, הסיכון וזמן הפיתוח הארוך מעמידים רף כניסה גבוה מאוד המקשה על כניסת שחקנים חדשים, אך הרווח ממוצרים חדשניים הינו גבוה".

היתוך מידע המגיע מ-SEM, מ-OCD ומקרינת X-Ray

במישור הטכנולוגי הציג המאגד הצלחה יוצאת דופן: בשנה השלישית בוצעו 13 פרויקטים שהניבו 16 מאמרים אקדמיים ו-5 פטנטים הנמצאים בשלבים שונים של תהליכי רישום. ד”ר משולח: "פותח בין היתר גלאי השדה המגנטי הקטן והטוב ביותר מסוגו בעולם לשיפור ביצועי מיקרוסקופ אלקטרונים סורק, פותחה שיטה שהודגמה על מיקרוסקופ מסוג  Atomic Force Microscope – AFM המהיר מסוגו בעולם, פותחו אלגוריתמים מסוג חדש של לימוד מכונה וטכנולוגיות חדשניות נוספות. מספר פרויקטים ושיתופי פעולה ימשיכו גם לאחר סיום פעולת המאגד".

ד"ר שי וולפלינג, סמנכ"ל טכנולוגיות (CTO) של חברת נובה, הסביר כיצד לימוד מכונה פותח אפשרויות חדשות בעולם המטרולוגיה. נובה מייצרת מערכות מדידה אופטיות המודדות גדלים בקו הייצור ((In-line. מדובר במדידה עקיפה: מאירים על מבנים בפרוסה באור עם ספקטרום רחב של אורכי גל, וחיישנים אוספים את האור המוחזר מהפרוסה (ספקטרום) ומודדים בכל אורך גל את העוצמה. במקביל, המערכת בונה מודל גיאומטרי תלת-ממדי משוער של המבנה הנבדק, ובאמצעות פתרון של משוואות מקסוול המתארות את החזר האור מהמבנה מחשבים את הספקטרום המוחזר הצפוי. משווים בין הספקטרום המדוד למחושב, ומבצעים שינויים במודל הגיאומטרי עד לקבלת התאמה מספקת בין הספקטרום הנמדד לספקטרום המחושב.

ד"ר וולפלינג: "כיום אנחנו מתחילים להשתמש בטכנולוגיה של לימוד מכונה. אם יש לנו סיגנל (ספקטרום) ויש לנו מדידת ייחוס כלשהי – אז במקום לפתור את משוואת מקסוול, אנחנו יכולים לחבר בין הספקטרום לבין מדידות הייחוס. הקצב בו התעשייה מאמצת פתרונות מטרולוגיה אופטית מבוססי לימוד מכונה (ML) מכפיל את עצמו בכל שנה. היתרון בפיתוח ואימוץ טכנולוגיות אלה, הוא הגברת רגישות האות, וקבלת תפוקה טובה יותר מבלי לפגוע ברמת הדיוק המטרולוגית. בנוסף, כיוון שמחזורי הפיתוח אצל הלקוחות קצרים יותר, קצב הטמעת הפתרונות חייב להתקצר בהתאם, והטמעת פתרונות מבוססי לימוד מכונה היא מהירה יותר מאשר הטמעה של פתרונות מבוססי מודלים פיסיקלים.

השילוב בין מודלים פיסיקליים מסורתיים עם יכולות לימוד מכונה, יחד עם קישוריות לביג דאטה, צפוי לשפר את היכולות המטרולוגיות בשנים הבאות. בתחום הזה הציגו צוותים מאפלייד מטריאלס ונובה הישג מרשים, כאשר הם קישרו בין מיקרוסקופ אלקטרונים סורק SEM של אפלייד מטיריאלס המשמש למדידת ייחוס, לבין מכונות המדידה האופטית מסוג OCD של נובה. הם הראו כיצד תוך שימוש באלגוריתם לימוד מכונה ניתן לשערך גדלים על-פני הפרוסה כולה בזמן קצר מאד, דבר שלא ניתן היה לעשות בכלים הקיימים כיום, גישה המאפשרת יישומים חדשים.

שיתוף פעולה דומה התקיים בין אפלייד מטיריאלס לבין חברת ברוקר שבמסגרתו שולבו מדידות ממכונות בדיקה מבוססות X-Ray של ברוקר עם מדידות ייחוס המגיעות ממיקרוסקופ אלקטרונים סורק SEM של אפלייד מטיריאלס. על-ידי כך הצליחו הצוותים מאפלייד מטריאלס וברוקר לשחזר באופן מדויק יותר את המבנה התלת-מימדי של דגמים גבוהים וצרים מאוד של זכרונות תלת-ממדיים ובהם חורים שעומקם גדול פי 50 מקוטרם.

חברת אל-מול פיתחה בשיתוף עם נובה ומכון וייצמן את גלאי היונים הטוב ביותר מסוגו בעולם, ובמכון וייצמן בשיתוף עם נובה פותחה שיטת מדידה אופטית המאפשרת זיהוי שכבות דקות שונות על פרוסה הנבדלות זו מזו בריכוזים קטנים מאד של הרכב חומרים.

מיקרוסקופ AFM המהיר בעולם והמגנטומטר הקטן והרגיש בעולם

שיתוף פעולה נוסף הביא לפיתוח שיטת בקרה למכשירAtomic Force Microscope – AFM בעל יכולות חסרות תקדים. מיקרוסקופ AFM נחשב למדויק מאוד לביצוע מדידות פני-שטח, אולם הוא איטי מאד. בשיתוף פעולה בין הטכניון, נאנומושן ואפלייד מטריאלס, פותחה והודגמה שיטת הנעה ובקרה מסוג חדש, המאפשרת מדידה ברזולוציה תת-ננומטרית במהירות סריקה גבוהה. מכלול ההנעה פותח על-ידי נאנומושן ואלגוריתם הבקרה שפותח בטכניון יושם בכרטיס FPGA מסחרי מהיר.

התוצאה: מיקרוסקופ AFM המאפשר מדידה של פני-שטח ברזולוציה גבוהה ובמהירות גבוהה, ומדידה תלת-ממדית של מבנים ברזולוציה נמוכה יותר אולם עדיין מהירה בקנה מידה תעשייתי. שיתוף פעולה נוסף בין נובה, נאנומושן ובר אילן  בנושא ראמן הוליד מכלול הגברה ייחודי של מיקרו-מהוד שפותח על-ידי חברת נאנומושן.

קבוצות אחרות מבר אילן ובן גוריון, ובשיתוף עם אפלייד מטריאלס פיתחו את גלאי השדה המגנטי הקטן והרגיש מסוגו בעולם. הוא נועד להתמודד עם בעיה מפתיעה: מערכות המטרולוגיה במפעלי הייצור נמצאות בסביבות עבודה בהן השדות המגנטיים נמוכים מאד, אולם לעיתים בסביבת העבודה נוצרות הפרעות מגנטיות בלתי צפויות. אלה עלולות לגרום להסטה בלתי רצויה של קרן האלקטרונים בתוך מיקרוסקופ אלקטרונים סורק SEM, כאשר גם שדות מגנטיים קטנים מאוד יכולים לגרום לעיוות התמונה ולפגוע במדידה.

במסגרת הפרוייקט, פותח חיישן המבוסס על תופעת Planar Hall Effect. הוא בנוי מחומר פרו מגנטי אשר משנה את התנגדותו למעבר זרם כפונקציה של שינויים בשדה המגנטי. באמצעות תכנון מיוחד ושימוש ברכזי שטף מגנטי, בנו החוקרים מבר אילן ובן גוריון גלאי זעיר, בגודל של כ-15 על 15 על 3 מ"מ בעל רגישות של 5 פיקו טסלה לשורש הרץ – פי 10 מהחיישן מסוג זה הרגיש ביותר בעולם. חברת אפלייד מטיריאלס בוחנת את ביצועי הגלאי וכיצד ניתן לשלב אותו בתוך מערכות SEM של החברה, וזאת על-מנת למדוד את ההפרעות בשדה המגנטי ולבצע תיקונים של מיקום קרן האלקטרונים הסורקת.

הדוגמאות האלה הם רק חלק קטן מהישגי המאגד. המדען הראשי במשרד הכלכלה והתעשייה ויו"ר רשות החדשנות, ד"ר עמי אפלבאום, ברך את המשתתפים בכנס הנעילה של המאגד, ואמר שהוא הוכיח שחברות ישראליות מתחרות יכולות לשתף פעולה בפיתוח טכנולוגיות גנריות משותפות. "כשרואים את מה שהצלחתם לעשות, חייבים להודות שהדבר אפשרי", אמר.

אפלייד מטיריאלס פיתחה שיטה חדשה לייצור מגעים בשבב

בתמונה למעלה: שיטת הייצור החדשה (מימין) בהשוואה לאופן הייצור המסורתי של מגעי טרנזיטורים

חברת אפלייד מטיריאלס (Applied Materials) פיתחה טכנולוגיית מוליכים חדשה לקישור הטרנזיסטורים בשבב, המאפשרת להקטין את שטח השבב מבלי לעבור לשימוש בטכנולוגיית צומת זעירה יותר. טכנולוגיית Selective Tungsten מקטינה את ההתנגדות החשמלית של המוליכים ועל-ידי כך מאפשרת להקטין את צריכת ההספק הכוללת של המעגל, להשתמש במוליכים קטנים יותר ולצמצם את הפגיעה בביצועי הטרנזיסטור, הנגרמת עקב ההתנגדות החשמלית של המוליכים.

להערכת החברה, המוליכים החדשים מסייעים להמשיך במגמת המיזעור, ולייצר טרנזיסטורים ברוחב צומת של 5 ננומטר, 3 ננומטר ואף פחות. בתהליכי הייצור המסורתיים, מגעי הטרנזיסטור מיוצרים בתהליך הכולל הנחת מספר שכבות חומר. בתחילה מניחים שכבת הדבקה המייצרת פרופיל של נקב. היא מכוסה בשכבת ציפוי פנימית, עליה מניחים שכבת בידוד ואז מניחים שכבת חומר מגבש. לאחר מכן החלל שנוצר ממולא בטונגסטן, שהוא חומר המגע המועדף בזכות התנגדותו הנמוכה.

חתך רוחב של שבב המציג את מיקום מגעי הטרנזיסטורים. מקור: techinsights.com
חתך רוחב של שבב המציג את מיקום מגעי הטרנזיסטורים. מקור: techinsights.com

בתהליך ייצור של 7 ננומטר, קוטר המגע הוא 20 ננומטר בלבד, כאשר שכבות ההגנה וההדבקה תופסות כ-75% מנפח המוליך, ומשאירות רק 25% מהנפח למתכת המוליכה עצמה. בתיל כל-כך דק, מתפתחת התנגדות חשמלית גבוהה מאוד הגורמת לפגיעה בביצועי השבב ומקשה על הקטנת שטחו הכולל. זהו צוואר בקבוק מרכזי בתהליך מיזעור השבבים. חברת אפלייד מטיריאלס הכריזה השבוע על מכונת הייצור החדשה, Endura Volta Selective Tungsten, המייצרת מוליכים בטכנולוגיית Selective Tungsten.

החברה מסרה שמספר יצרני שבבים כבר הצטיידו במכונה החדשה. חברת אפלייד מטיריאלס מייצרת ציוד לייצור שבבים וצגים. ברבעון הפיננסי השני שהסתיים באפריל 2020, הסתכמו מכירותיה בכ-3.96 מיליארד דולר, בהשוואה לכ-3.54 מיליארד דולר ברבעון המקביל אשתקד. כ-56% מהמכירות היו של ציוד לייצור שבבים לוגיים ושל ציוד אחר שנמכר לקבלני ייצור שבבים.

 

אפלייד מטיריאלס: תוצאות שיא לחטיבה הישראלית

בתמונה למעלה: גארי דיקרסון על-רקע מפעל אפלייד מטיריאלס ברחובות

ברבעון השני של השנה הפיננסית שלה, אשר הסתיים באפריל 2020, הסתכמו המכירות של חברת אפלייד מטיריאלס (Applied Materials) בהיקף שיא של כ-3.96 מיליארד דולר, המהוות גידול של 12% בהשוואה לרבעון המקביל אשתקד. "למרות שהמצב עדיין נזיל", אמר נשיא ומנכ"ל אפלייד מטיריאלס, גארי דיקרסון, ביחס למשבר הקורונה, "שרשרת האספקה שלנו מתאוששות והביקוש היסודי לציוד ולשירותים שלנו לתעשיית המוליכים למחצה נותר איתן".

גם בישראל הגיעה אפלייד לשיא של כל הזמנים. החברה מפעילה בארץ את חטיבת PDC, המפתחת ומייצרת מערכות בדיקה ובקרה לתעשיית השבבים (Process Diagnostics and Control). החברה מעריכה שכמעט כל השבבים בעולם עברו בתהליך הייצור דרך המכונות של אפלייד מטיריאלס המיוצרות בישראל. לדברי דיקרסון, "פעילות PDC הניבה הכנסות שיא במחצית הראשונה של השנה. אחד התורמים המרכזיים לשיא הזה היא מערכת הבדיקה האופטית החדשה שלנו, שתושק רשמית בהמשך השנה".

מוצר מהפכני שפותח בישראל

לדבריו, "תחום הבדיקות והמדידה הוא אחד מהתחומים שבהם יש לנו את התנופה החזקה ביותר. זהו אחד מתחומי הצמיחה החזקים ביותר עבורנו השנה. מרכיב חיובי נוסף בעסקי ה-PDC שלנו נמצא במערכות מבוססות קרן אלקטרונים (e-beam). שם יש לנו עמדת מובילות חזקה וגם כמה יכולות חדשות, עם טכנולוגיית ההדמיה ברזולוציה הגבוהה ביותר בתעשייה לצד אימוץ ראשוני חזק מאוד אצל לקוחות מובילים. חטיבת PDC מתחילה נהדר את שנת 2020. הייתי אומר שאנו בעמדה הטובה ביותר שהייתה לנו אי-פעם בתחום הזה".

אפלייד ישראל מגייסת עובדים

מרכז הפיתוח והייצור של החברה, המעסיקה בישראל כ-1600 עובדים, נמצא בפארק המדע ברחובות. בשנה האחרונה גייסה החברה 250 עובדים וגם בימים אלה היא ממשיכה גם הימים אלו בגיוס עובדים ועובדות חדשים בעיקר בתחומי התוכנה, אלגוריתמים, הנדסה, אינטגרציית מוצר ועוד. במסגרת התהמודדות של החברה עם מגיפת הקורונה, אף עובד לא הוצא לחל"ת ולא פוטר, החברה ממשיכה לשלם לכל העובדים שכר מלא.

עובדים שנאלצו להיכנס לבידוד לא היו צריכים לנצל ימי מחלה וקיבלו שכר מלא בתקופת הבידוד. החברה הודיעה שהיא ממשיכה לשלם באופן מלא לספקי השירותים בארץ, על-מנת שגם כ-800 העובדים שאינם מועסקים באופן ישיר על ידה, ימשיכו לקבל שכר מלא. זאת, על אף שחלק גדול מהם אינו נדרש להגיע לעבודה בקמפוס החברה ומרבית עובדי אפלייד עובדים מהבית.

אחד מזוכי פרס וולף: רפי ביסטריצר מקבוצת האלגוריתמים של אפלייד מטיריאלס ישראל

מנהל בכיר בקבוצת האלגוריתמים של חברת אפלייד מטיריאלס ישראל (Applied Materials), ד"ר רפי ביסטריצר, קיבל השבוע הודעה מפתיעה ומשמחת: הוא נבחר לקבל את פרס וולף לפיסיקה ביחד עם פרופ' אלן מקדונלד מאוניברסיטת טקסס באוסטין ופרופ' פבלו הררו מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, עבור מחקר תיאורטי שביצע בשנת 2011. פרס וולף נחשב לאחד מהפרסים החשובים ביותר בעולם המדעי. הוא מדורג כשני בחשיבותו לאחר פרס נובל: כשליש ממקבלי פרס וולף קיבלו לאחר-מכן גם את פרס נובל.

במסגרת הפוסט דוקטורט שלו, ביסטריצר ומקדונלד חקרו מבנה מיוחד של גרפין (Graphene), שהוא חומר שהופק לראשונה בשנת 2004. מדובר בעצם בשכבה יחידה של גרפיט: מבנה שטוח המורכב מאטומי פחמן המסודרים במערך של משושים (תמונה למטה). הם ביצעו מחקר תיאורטי שבמהלכו הם חזו שהנחת שתי שכבות גרפין סמוכות (במרחק של כמה ננומטרים אחת מהשנייה) ובזווית של 1.1° זו מזו, תיצור חומר בעל תכונות מיוחדות, שעשוי לאפשר בניית סוג חדש של מוליך-על.

כאשר האלקטרון מתנהג כמו פוטון

פרופ' פבלו הררו בדק את הרעיון, והצליח לבצע סדרת ניסויים שאימתו את התחזית של מקדונלד וביסטריצר. כיום משמש ביסטריצר כמנהל קבוצת האלגוריתמים בחברת אפלייד מטירילאס ישראל, אשר מפתחת מערכות לבדיקת איכות הייצור ואיתור תקלות בקווי ייצור שבבים (מטרולוגיה), ומתמקד בפיתוח אלגוריתמים לאיתור תקלות בשבבים תלת-מימדיים (3D). בראיון ל-Techtime הוא סיפר על חשיבות המחקר ומהותו, ובמה הוא עוסק כיום.

ביסטריצר: "המחקר שביצענו שייך לפיסיקה של מצב מוצק, שזהו התחום המנסה להבין את הפאזות של החומר בטבע, כלומר איך החומרים מתנהגים בתנאים שונים. המושג פאזות מתייחס לתכונות כמו הולכה, בידוד, מיגנוט, הולכת-על וכדומה. התחום הזה החל בעקבות גילוי התופעה של פסי אנרגיה, שממנה התפתחה טכנולוגיית המוליכים למחצה (סמיקונדקטורס)".

הדמיית המבנה של גרפין. צילום: ויקיפדיה
הדמיית המבנה של גרפין. צילום: ויקיפדיה

מדוע התמקדתם בגרפין?

"לגרפין יש תכונות אלקטרוניות מדהימות. האלקטרונים בו מתנהגים כמו פוטונים וזה מייצר תופעות קוונטיות ותכונות הולכה מאוד מעניינות. אפשר לצפות בתופעות קוונטיות מסויימות אפילו בטמפרטורת החדר. המטרה היתה לפתח מערכת המאפשרת לחקור בצורה מאוד נקייה ויחסית קלה את הפאזות האלה של מצב מוצק.

"הבעיה היא שכיום ההבנה שלנו בתחום מוליכי העל ותופעות מצב מוצק דומות היא מוגבלת מכיוון שקשה מאוד לבצע ניסויים במערכות האלה. ברעיון שהגדרנו ניתן לשלוט בתכונות המערכת הזאת באמצעות שליטה בצפיפות האלקטרונים. באנרגיות גבוהות זהו דבר שקשה לעשות, אבל במקרה שלנו כל מה שצריך לעשות זה לשנות את המתח על-פני שתי שכבות הגרפין".

מהו הגילוי העיקרי שלכם, ומה המשמעות שלו?

"הראינו שבאופן די מפתיע, ולא לגמרי מובן, בתחום של זוויות קטנות בין שני משטחי גרפין, מהירות האלקטרונים קטנה בהדרגה וכשמגיעים לזווית של 1.1° היא נעצרת כמעט לחלוטין. כלומר, במצב הזה תכונות החומר לא נקבעות על-ידי מהירות האלקטרונים אלא על-ידי האינטראקציה ביניהם. ואז מתחוללים דברים מעניינים. קיווינו שהדבר יתבטא באמצעות מוליכות על. כרגע מתבצעים בעולם מחקרים רבים המנסים להבין מדוע בזווית הזאת נוצר מוליך-על בגרפין. ראו גם תופעות מעניינות כמו מעבר חד בין מבודד למוליך-על, המזכיר מאוד מוליכים מחצה. למעשה, מתג אידיאלי".

מטרולוגיה על גבול הבלתי אפשרי

כאשר סיים את שלב הפוסט דוקטורט ביסטריצר חזר לארץ והשתלב בתעשייה. הוא הצטרף לחברת אספקט אימג'ינג וממנה עבר למדטרוניקס ישראל, שבהן עסק במחקר ופיתוח של מערכות MRI. לפני כארבע שנים הצטרף לחברת אפלייד מטיריאלס ישראל, שבה הוא עוסק בניהול קבוצת אלגוריתמים לגילוי תקלות ייצור. "בתור תיאורטיקן, היה לי רצון לעבור לתחום האלגוריתמיקה".

כיום הוא אחראי באפלייד על שני תחומים: גילוי תקלות בגודל של ננומטרים בודדים באמצעות שימוש במיקרוסקופ אלקטרוני (Electron Beam Inspection), ומטרולוגיה של שבבים תלת מימדיים (3D). "עד עכשיו מדדנו רכיבים שטוחים, אולם כיום, בגלל הקושי למזער את השבבים, בונים אותם לגובה. זהו אתגר מדהים. כמעט על גבול הבלתי אפשרי. החלוקה לתחומים כמו פיסיקה וטכנולוגיה היא לעתים מלאכותית. אני רוצה להתעסק בבעיות מעניינות, והיום אני עובד על בעיות מאוד מעניינות".

אפלייד מטיריאלס רוכשת את קוקוסאי היפנית ב-2.2 מיליארד דולר

חברת אפלייד מטיריאלס (Applied Materials) חתמה על הסכם לרכישת כל המניות של חברת Kokusai Electric היפנית תמורת כ-2.2 מיליארד דולר במזומן. עם השלמת העיסקה, תפעל קוקסאי כיחידה בתוך חטיבת מוצרי הסמיקונדקטורס של אפלייד מטיריאלס ותמשיך לפעול מהאתרים הנוכחיים שלה בטויאמה, יפן ובשיונאן, קוריאה.

העיסקה צפויה להיות ריווחית מהרגע הראשון. במידה והעיסקה לא תצא אל הפועל עקב מחדל של אפלייד מטיריאלס, היא תשלם פיצויים בגובה של 154 מיליון דולר. חברת קוקוסאי מתמחה במערכות ייצור שבבים בשיטת ייצור המבוססת על טיפול במספר פרוסות בו-זמנית (batch processing) במתקנים לייצור זכרונות ומעגלים לוגיים. המערכות האלה משלימות את המערכות של אפלייד מטיריאלס, הממוקדות בטיפול בפרוסות בודדות (single-wafer processing systems).

העיסקה אושרה על-ידי הדירקטוריונים של שתי החברות וצפויה להסתיים בתוך 12 חודשים. קוקסאי פועלת מטוקיו ומעסיקה כ-1,900 עובדים. החברה דיווחה שהיא בחרה באפליד מטיריאלס כשותף אסטרטגי, בזכות המומחיות שלה בהנדסת חומרים והיכולת לצמוח באמצעות שילוב קווי המוצר וצוותי הפיתוח שלה ביחד עם הצוותים הטכנולוגיים ומערך השיווק וההפצה של אפלייד מטיריאלס.

הרבעון הטוב של אפלייד מטיריאלס

החברה נמצאת למעשה על המדף קרוב לשנתיים. חברת אפלייד מטיריאלס רוכשת את מניות בעלות השליטה בחברה מקרן ההשקעות KKR, אשר רכשה אותה לפני כשנתיים מחברת היטאצ'י תמורת 2.2 מיליארד דולר. קוקוסאי מספקת ציוד ייצור לענקיות שבבים כמו מיקרון, SK Hynix וטושיבה. מכירותיה בשנת 2018 הסתכמו בכ-1.24 מיליארד דולר.

חברת אפלייד מטיריאלס נחשבת ליצרנית ציוד ייצור השבבים הגדולה בעולם. מכירותיה ברבעון השני של 2019 (שהסתיים בחודש אפריל), הסתכמו בכ-3.54 מיליארד דולר, בהשוואה למכירות של 4.58 מיליארד דולר ברבעון המקביל אשתקד. העיסקה השפיעה לטובה על מניית אפלייד בנסד"ק, שעלתה בשבוע האחרון מ-42.13 דולר לכ-44.93 היום, ולשווי שוק של כ-42 מיליארד דולר.