נובה מקימה חדר נקי חדש בשטח של 1500 מ"ר

חברת נובה (Nova) מרחובות הניחה בתחילת השבוע את אבן הפינה להקמתו של החדר הנקי החדש של החברה, שישתרע על-פני שטח של 1,500 מ"ר. החדר הנקי החדש יכלול טכנולוגיות ייצור מתקדמות, מערכות אוטומציה, מיחשוב מלא של תהליך הייצור ובקרת תהליכים במתכונת Industry 4.0. הוא ישמש לייצור מערכות המטרולוגיה המתקדמות ביותר של החברה. בשנה שעברה עברה נובה למבנה חדש בפארק המדע ברחובות.

חברת נובה מספקת פתרונות מדידה לקווי ייצור של מוליכים למחצה נמצאת בתנופת צמיחה. ברבעון השני של 2020 צמחו מכירותיה ב-22.4% בהשוואה לרבעון ההמקביל אשתקד והסתכמו בכ-62.6 מיליון דולר. החברה מעסיקה כ-650 עובדים ודיווחה שבשנה האחרונה היא גייסה כמה עשרות עובדים חדשים. לפני קצת יותר מחודש היא השיקה שתי מערכות מדידה חדשות: מערכת Nova ASTERA המבצעת מדידות אופטיות של רכיבים בתוך קו הייצור ובמהלך הרצתו, ומערכת Nova i570 HP המבצעת מספר גדול של בדיקות על-גבי מדגם של פרוסות סיליקון שיצאו מקו הייצור. שתי המכונות מיוצרות בחדר הנקי של החברה ברחובות.

פריצת דרך טכנולוגית

אפי עבודי, סגן נשיא ומנהל חטיבת מערכות המדידה (Dimensional Metrology), סיפר ל-Techtime שמערכת ASTERA נחשבת לפורצת דרך בתעשייה, מכיוון שהיא מסוגלת לבצע מדידת גדלים (Optical CD) של המבנים המיוצרים, במתכונת In-line. עבודי: "הצלחנו לשלב את כל היכולות של מכונה גדולה בתוך מכונה קטנה שניתן לשלב בתוך קו הייצור עצמו".

המדידה נעשית בעקיפין: מאירים את המבנים בפרוסת הסיליקון באור בעל ספקטרום אורכי גל רחב. חיישנים אוספים את האור המוחזר (ספקטרום) ומודדים את עוצמת הקרינה המוחזרת בכל אורך גל. במקביל, המערכת בונה מודל גיאומטרי תלת-מימדי משוער של המבנה הנבדק, ובאמצעות פתרון משוואות מקסוול המתארות את החזר האור מהמבנה – מחשבת את הספקטרום המוחזר הצפוי. משווים בין הספקטרום המדוד לספקטרום המחושב, ומבצעים שינויים במודל הגיאומטרי עד לקבלת התאמה מספקת.

סכימה עקרונית של תהליך מדידת גדלים אופטי. מקור: נובה
סכימה עקרונית של תהליך מדידת גדלים אופטי. מקור: נובה

"סוס העבודה של הפאב"

לדברי עבודי, במערכת החדשה הטמיעה נובה תוכנת לימוד מכונה (ML) המאפשרת לייצר מודלים מורכבים מאוד כמו רכיבים לוגיים ורכיבי זכרון תלת מימדיים (DRAM, 3DNAND and Logic). "זו גם הפעם הראשונה שבה משלבים במכונת מדידה In-line מספר ערוצי מדידה בו-זמנית, באמצעות התקנת מספר עדשות קליטה מעל הפרוסה ומצדדיה. הדבר מאפשר להשתמש בה לבקרת תהליכי ייצור זעירים כמו 7 ננומטר, 5 ננומטר ואפילו 3 ננומטר".

לאור תהליך המיזעור, מהו עתיד המדידות האופטיות בקו הייצור?

עבודי: "המדידות האופטיות הן סוס העבודה של הפאב. המדידה האופטית היא מהירה ואינה הרסנית – היא לא גורמת נזק לפרוסת הסיליקון – ולכן המטרולוגיה האופטית תמשיך להתקיים בתעשיית השבבים. אבל האתגר נעשה מורכב עם כל דור חדש של רכיבים. כיום למשל מייצרים זכרונות בעלי 128 שכבות והתעשייה שואפת להגיעה ל-256 שכבות".

כיצד ניתן לייצר מכונת בדיקה אחידה, כאשר לכל יצרן יש תהליך ייצור שונה? 

"כאשר אנחנו מפתחים מכונה חדשה אנחנו נעזרים בלקוחות. הם מגדירים את הבעיות שלהם, ואנחנו מנסים לפתור אותן. לאחר הפיתוח, כל מכונה מותאמת חלקית אל הלקוח הספציפי. רוב החומרה וחלק גדול מהתוכנה הם גנריים, אבל לכל יצרן יש דרישות שונות כי החומרים, המבנים ומספר השכבות שונים אצל כל יצרן. בשלב הזה נכנסים לתמונה אנשי האפליקציה שלנו, המתאימים את המכונה אל כל לקוח ואל כל תהליך ייצור של הלקוח".

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.

עלייה במכירות קמטק; צופה המשך הצמיחה ב-2020

ברבעון השני של 2020 צמחו המכירות של חברת קמטק (Camtek) ממגדל העמק בכ-8% בהשוואה לרבעון המקביל אשתקד, והסתכמו בכ-37 מיליון דולר. אומנם הסכום הזה כולל 3 מיליון דולר שהם תשלומים שנדחו מהרבעון הראשון עקב משבר הקורונה, אולם החברה צופה להמשיך בתנופת צמיחה, והעניקה תחזית מכירות של 38-39 מיליון דולר לרבעון השלישי. "למרות הקורונה, שנת 2020 תהיה שנת צמיחה לקמטק", אמר המנכ"ל רפי עמית בשיחת הוועידה לאחר פרסום הדו"חות.

התחזית נשענת על מספר מגמות בתחום תעשיית השבבים, אשר תואמות לפרופיל המוצרים של החברה. קמטק מספקת ציוד בדיקה ומדידה לשוק המארזים המתקדמים, זיכרונות, CMOS Image Sensors, MEMS, ו-RF. שוקי היעד המרכזיים שלה הם חברות המייצרות מארזים מתקדמים מרובי שבבים (OSAT), יצרניות חיישני צילום (CIS), ויצרניות של רכיבי RF, MEMS ורכיבי הספק.

מנוע צמיחה ארוך טווח: מארזים מרובי-שבבים

כניסת טכנולוגיית הדור החמישי לשוק מגדילה את הצורך ברכיבי RF ובחיישני צילום ומגדילה את תכולת הסיליקון של הסמארטפונים. כל אלה יוצרים ביקוש גובר למערכות הבדיקה של החברה. אולם המנוע המרכזי כיום הוא תעשיית המארזים המתקדמים, המרוכזת בעיקר באסיה. התעשייה מאמצת הקצב גובר את השילוב של מספר פרוסות סיליקון בשבב יחיד.

הדבר מאפיין את תעשיית הזיכרונות, אבל גם תעשיות אחרות. מארזים מרובי שבבים (תמונה למטה) מאפשרים להגדיל את קיבולת הסיליקון ברכיב מבלי לעבור לתהליכי יצור יקרים, ולשלב פרוסות סיליקון המיוצרות בטכנולוגיות מגוונות בתוך רכיב יחיד. המגזר הזה היה אחראי ל-50% ממכונות הבדיקה שקמטק מכרה בשנים האחרונות.

עמית: "שוק הזכרונות מעניק הזדמנות משמעותית עבורנו ומהווה משמעותי במכירות שלנו. "כעת נמצאים בהקמה מספר מפעלי ייצור זכרונות בסין ובקוריאה, ואנחנו צופים שנקבל מהם הזמנות בשנת 2021. מרכיב ה-Chiplet נמצא בגידול. הוא יהיה משמעותי עבורנו בשנים הבאות אם כי אנחנו לא יודעים עד כמה משמעותי".

מדובר בשוק המשפר את הריווחיות של קמטק, מכיוון שהוא אינו רגיש למחיר: "כאשר מייצרים מארז מרובה שבבים, לוקחים למעשה כמה רכיבים יקרים ושמים אותם ביחד. לכן הלקוחות לא חוסכים בבדיקות איכות. מדובר במחירים של כמה מאות דולרים למודול, והיצרנים רוצים להבטיח את איכותם. בנוסף, קיימים הרבה שלבים בבניית המארז המורכב, וכל אחד מהשלבים האלה בדיקה ואיתור תקלות, לכן אנחנו מאמינים שזה יהיה מרכיב חשוב מאוד במכירות".

טאיוואן וסין מובילות

בסך הכל, קמטק מסרה ברבעון יותר מ-40 מערכות בדיקה ליצרניות מארזים, במיוחד לתחום המארזים המתקדמים. סין וטאיוואן היו הטריטוריות החשובות ביותר. הנתון הבא מעורר השתאות: 95% מהמכירות של קמטק ברבעון השני היו לאסיה, ורק 5% לאירופה וארה"ב. עמית הסביר שאחד מהגורמים לכושר העמידות של החברה בפני השפעות הקורונה נעוצות בהיערכות מיוחדת במינה: "הכשרנו צוותים מקצועיים מקומיים וכעת הם יכולים להתקין ולתמוך באופן עצמאי במכונות שלנו, בכל הטריטוריות בהן אנו פועלים. בנוסף, הקמנו תשתית המאפשרת לנו לתמוך במכשירים ולבצע שדרוגים מרחוק".

נובה נכנסת למפעלי הייצור של אינטל

בתמונה למעלה: מערכת Prism של נובה

חברת נובה (Nova) מחזקת את מעמדה בתחום התהליכים המתקדמיים. לפני כשבועיים דיווחה החברה כי יצרן הרכיבים הלוגיים הגדול בעולם בחר במערכות המדידה האופטיות של החברה ויפרוס אותן באתרי הייצור שלו ברחבי העולם. לפי הערכות בתעשייה מדובר באינטל, שהיא יצרנית המעבדים (רכיב לוגי) הגדולה בעולם. לאינטל יש אתרי ייצור בארצות הברית, אירלנד וישראל. ככל הידוע, זו הפעם הראשונה שנובה מספקת לאינטל מערכות מדידה לייצור מעבדים.

בשיחת הוועידה לאחר פרסום הדו"ח לרבעון הראשון בשבוע שעבר, עדכן מנכ"ל החברה איתן אופנהיים כי החברה כבר קיבלה מיצרן הרכיבים הלוגיים מספר הזמנות וחלקן הוכרו בהכנסות הרבעון הראשון.  "ההישג הזה ממחיש את התפקיד של נובה בתהליכי המחקר והפיתוח של לקוחותינו בטכנולוגיות הייצור המתקדמות ביותר שלהן. חלק נכבד מהכנסותינו מגיע מההשקעות של הלקוחות שלנו בפיתוח טכנולוגיות אסטרטגיות, וההשקעות הללו פחות מושפעות תהתנודתיות הנוכחיות בשוק."

אינטל מייצרת כיום את מעבדיה בטכנולוגיה של 14 ו-10 ננומטר. החברה השיקה את המעבד הראשון ב-10 ננומטר (Ice Lake) באמצע 2019, לאחר עיכוב של שנתיים מהתכנון המקורי. מתחרתה המרכזית של אינטל בשוק המעבדים, AMD, מספקת כבר כיום מעבדים ב-7 ננומטר (מיוצרים ב-TSMC) והיתרון הטכנולוגי הזה סייע לה לנגוס בנתח השוק של אינטל.

לפני מספר חודשים הצהיר מנכ"ל אינטל, בוב סוואן, כי החברה פועלת להאיץ שוב את קצב המעבר מצומת לצומת כל 2-2.5 שנים. "המהנדסים שלנו פועלים כדי לפשט את המורכבות של תכנון תהליכי הייצור ולהשיג את האיזון הנכון בין לוחות זמנים, ביצועים, הספק ועלות". לפי מפת הדרכים שהוא הציג, אינטל תשיק בשנת 2021 מוצר ראשון ב-7 ננומטר, שיהיה מעבד גרפי למרכזי נתונים. "המהנדסים שלנו כבר בעיצומו של תהליך הפיתוח ב-5 ננומטר", אמר.

TSMC תקים מפעל ייצור ב-5 ננומטר בארצות הברית

התפתחות נוספת שעשויה לתרום לצמיחתה של נובה בשנים הקרובות מגיעה מכיוונה של קבלנית הייצור הטאיוואנית TSMC, שהיא הלקוחה הגדולה ביותר של נובה, ולמעשה משתמשת בכל פורטפוליו המוצרים של נובה. בשבוע שעבר הודיעה TSMC שבכוונתה להקים בארצות הברית מתקן חדש לייצור שבבים בתהליך מתקדם ב-5 ננומטר.

המפעל צפוי לקום באריזונה בהשקעה של כ-12 מיליארד דולר ולייצר כ-20 אלף פרוסות סיליקון בחודש. לפי התכנון של TSMC, בניית המפעל תחל ב-2021  והמפעל יתחיל לייצר ב-2024. חברת TSMC היא קבלנית הייצור הגדולה בעולם וחולשת על כ-60% משוק ה-Foundry העולמי (שירותי ייצור עבור חברות פאבלס). כבר כעת היא מספקת מערכות בדיקה לתהליכי ייצור של 7 ננומטר ו-5 ננומטר, ולכן יש סיבה להעריך שהיא תספק את המערכות שלה גם עבור המפעל החדש שיוקם בארה"ב.

מנייתה של נובה נסחרת בבורסת תל-אביב ברמות שיא לפי שווי שוק של 4.4 מיליארד שקל.

האזינו לריאיון עם סמנכ"ל השיווק והפיתוח העסקי של נובה, זוהר גיל, באחת מתוכניות הפודקאסט שלנו (הריאיון מתחיל בדקה 19:25):

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.

TSMC משתמשת בציוד של נובה לפיתוח תהליך ייצור ב-3 ננומטר

קבלנית הייצור הטאייוונית TSMC עושה שימוש בפתרונות המדידה של נובה (Nova) מרחובות בכל אחד מתהליכי הייצור המתקדמים של החברה ב-7 ננומטר, 5 ננומטר ו-3 ננומטר. עד כה היה ידוע כי הציוד של נובה משמש בקווי הייצור ב-7 וב-5 ננומטר. כעת, מגלה מנכ"ל החברה איתן אופנהיים, כי TSMC בחרה בפתרונות החברה גם עבור תהליך הייצור ב-3 ננומטר, המצוי בשלבי פיתוח מתקדמים.

המנכ"ל חשף זאת בשיחת הוועידה עם המשקיעים שנערכה ביום חמישי שעבר לאחר פרסום התוצאות הכספיות לרבעון השלישי. "הביקוש הגדל לכלים שלנו בטכנולוגיות המתקדמות הינו תולדה של שיתוף הפעולה ההדוק שלנו עם אותו לקוח לאורך שנים רבות במעבר שלו בין טכנולוגיה לטכנולוגיה. כל שלושת התהליכים המתקדמים הלוו ימשיכו להניב עבורנו הכנסות גם ב-2020.". הכנסותיה של נובה ברבעון השלישי הסתכמו ב-52.5 מיליון דולר, ירידה של 18% בהשוואה לרבעון המקביל, בעיקר בשל ההאטה בקצב הצמיחה של שוק הזיכרונות, המהווה כ-60% מהכנסות החברה.

יש לציין כי נובה אינה נוקבת בשם המפורש של TSMC, אלא מתייחסת אל הלקוח כ"קבלנית הייצור המובילה בעולם". TSMC היא קבלנית הייצור הגדולה בעולם וחולשת על כ-60% מהשוק. יחד עם סמסונג, היא גם קבלנית הייצור היחידה שמשקיעה בפיתוח תהליכי ייצור מתחת ל-7 ננומטר. 3 ננומטר הוא תהליך הייצור המתקדם ביותר בתעשייה, ועד לפני מספר שנים ייצור המוני ברזולוציות כאלה נתפס על ידי רבים כבלתי אפשרי. בעולם ה-Foundry (ייצור שבבים בקבלנות משנה), TSMC וסמסונג הן היחידות שהינן בעלות המשאבים הכלכליים הנדרשים כדי להשקיע בהכשרת קווי ייצור בטכנולוגיות הללו.

ביקוש גבוה מהמצופה ל-7 ננומטר

TSMC החלה להציע ייצור המוני ב-7 ננומטר בתחילת 2019, וברבעון השלישי התהליך כבר היה אחראי לכ-27% מהכנסות החברה, הרבה מעבר למצופה על ידי TSMC. מירב הביקוש לתהליך מגיע מתחומי הדור החמישי, מחשוב עתיר-ביצועים ו-IoT. TSMC כבר מספקת ללקוחות נבחרים שירותי ייצור מוגבלים (Risk Production) ב-5 ננומטר, וצפויה להתחיל בייצור המוני ב-5 ננומטר במחצית הראשונה של 2020. 5 ננומטר מספק גידול של 80% במספר הטרנזיסטורים שניתן לדחוס לשבב ושיפור של 20% במהירות.

בעקבות הביקוש ל-7 ננומטר, והמאמץ להכשיר במהרה את הקווים ב-5 ננומטר, TSMC הגדילה השנה באופן משמעותי את היקף השקעות ההון שלה ל-14-15 מיליארד דולר. נראה כי הדבר משתקף גם בתוצאותיה של נובה. בשיחת הוועידה ציין מנכ"ל נובה אופנהיים כי הכנסותיה של נובה מ-TSMC עבור קווי הייצור שלה ב-7 וב-5 ננומטר גדלו ברבעון השלישי, וצפויות לגדול במידה נוספת ברבעון הרביעי. "נוכחות הפתרונות שלנו בקווי הייצור הללו התרחבה והיא כוללת כעת מכונות front-end ו-back-end כאחד, כמו גם פתרונות המתבססים על למידת-מכונה."

האתגר הפיזיקלי של המימדים הזעירים

במקביל, TSMC משקיעה כבר בפיתוח הדור הבא: ייצור ב-3 ננומטר. מנכ"ל החברה וואיי (C.C Wei) אמרלאחר פרסום התוצאות הכספיות לרבעון השני כי פיתוח התהליך מתקדם במתוכנן. "אנחנו כבר עובדים עם לקוחות ראשונים על מאפייני הטכנולוגיה. התהליך המתקדם רק יבסס ביתר שאת את עמדת ההובלה שלנו בעתיד."

ייצור ב-3 ננומטר אמור להתבסס על שיטות ליתוגרפיה מתקדמות המתבססות על אור בספקטקום האולטרה-סגול הקיצוני (EUV) והאולטרה-סגול העמוק (DUV), ולספק שיפור בדחיסות ובביצועים בדומה לשיפור שהושג בין 7 ננומטר ל-5 ננומטר. TSMC עדיין לא הצהירה מתי התהליך ב-3 ננומטר יהיה כשיר לייצור המוני.

ציוד המדידה (מטרולוגיה) הינו חלק אינטגרלי מתהליך ייצור השבבים והוא מותקן בשלבים שונים לאורך קו הייצור. תפקידו של ציוד זה הוא לוודא כי השבבים מיוצרים על פי המפרט של היצרן וללא סטיות שעלולות לפגוע בביצועי השבב. למעשה, ככל שתהליכי הייצור נהיים ממוזערים יותר ויותר, כך גם ציוד הבדיקה צריך להיות משוכלל יותר ולעשות שימוש בטכניקות מתקדמות יותר של אופטיקה ורנטגן כדי למדוד את ממדי השבב והרכב החומרים.

ייצור בקנה מידה ננומטרי כה זעיר מציב אתגרים מורכבים מאחר שהחומרים במימדים הללו מושפעים מתופעות קוונטיות המקשות על תהליך הייצור והבדיקה. אינטגרציית השכבות מורכבת באופן משמעותי מזו של טכנולוגיות קודמות, הן מבחינת סוגי החומרים והן מבחינת המבנה הרב-שכבתי של ההתקן, ולכן יש צורך בבקרת תהליכים מתוחכמת כדי לייצר אחידות בייצור. מכונות הבדיקה של נובה מתבססות על שיטות אופטיות מתקדמות, המאפשרות למדוד את המימדים הקריטיים של הטרנזיסטור ושיטות רנטגן הבודקות את הרכב החומרים גם בתהליכי הייצור המתקדמים הללו.

להאזנה, ראיון עם זוהר גיל, סמנכ"ל שיווק ופיתוח עסקי, נובה:

‭‮

נובה הציגה מפת דרכים להתמודדות עם ההשפעה השלילית של שוק הזיכרונות

יצרנית ציוד הבדיקה והמטרולוגיה מרחובות, חברת נובה מכשירי מדידה (Nova), היא אחת הנפגעות הישראליות הבולטות מהמשבר המתפתח בשוק הזיכרונות העולמי. המשבר, שהביא לירידת מחירים של הרכיבים, התפתח לכדי ירידה בהיקף ההשקעות בציוד ייצור, והדבר בא לביטוי ישיר בתוצאות העסקיות של נובה. שוק הזיכרונות הוא שוק היעד המרכזי של נובה, וברבעון השני היווה כ-65% מהכנסותיה, כאשר יתר ההכנסות הגיעו מתחום חברות ייצור השבבים (Foundry).

התוצאה: ברבעון השני של 2019 ירדו מכירותיה בכ-10% בהשוואה לרבעון הראשון של השנה, והסתכמו ב-51.1 מיליון דולר. מדובר בירידה של כ-21% בהשוואה לרבעון השני של 2018. עם זאת, יש לציין כי ההכנסות תאמו את הגבול העליון של תחזית החברה, ועל כן השוק הגיב יחסית בחיוב לדו"ח. הרווח הנקי (על בסיס GAAP) הסתכם ב-6.5 מיליון דולר, בהשוואה ל-7.8 מיליון דולר ברבעון הקודם ו-11.8 מיליון דולר ברבעון המקביל אשתקד. שיעור הריווחיות ירד מ-58% ברבעון המקביל ב-2018 ל-55% ברבעון האחרון. לאור תחזית המכירות הרחבה של החברה לרבעון הבא, בטווח של 46-54 מיליון דולר, ניתן לצפות שמגמת הירידה במכירות עשויה להימשך גם ברבעון הבא.

בשיחת הוועידה שבעקבות פרסום הדו"ח הרבעוני, הסביר מנכ"ל ונשיא נובה, איתן אופנהיים, שהיקף ההשקעות בתעשיית השבבים מושפע מאוד מהירידה בהשקעות בשוק זיכרונות ה-DRAM וה-NAND.  "אנחנו צופים שהחולשה הנוכחית תשתפר במהלך 2020, בזכות שיפור ברמות המחירים והמלאים. לצד זאת, אנחנו מזהים שיפור בבביקוש לרכיבים לוגיים מצד קבלניות הייצור. זה אמנם לא בהכרח יקזז את הירידה בשוק הזכרונות, אך אנחנו נערכים להגברת המשלוחים של ציוד לקווי ייצור ב-5 וב-7 ננומטר ברבעון הרביעי" .

מפת הדרכים הטכנולוגית של נובה

החולשה בשוק הזיכרונות צפויה להימשך עוד מספר רבעונים. כדי להתמודד עם המצב הזה, החברה משקיעה כיום מאמצים בפיתוח מנועי צמיחה טכנולוגיים חדשים. בשיחת הוועידה הציג אופנהיים שורה של יעדים שנועדו למנף את הטכנולוגיה של נובה בתחום בקרת החומרים והמדידה האופטית.

אופנהיים: "מפת הדרכים שלנו כוללת שלושה מרכיבים: שילוב בין רגישות החומרה עם פתרונות למידת מכונה כדי לשפר את הלמידה והחיזוי, פיתוח שיטות מטרולוגיה שיאפשרו מדידה בקו הייצור במקום מדידה איטית ויקרה במעבדה, והשקעה אגרסיבית במטרה להוביל את תחום בקרת החומרים המסתמן כאחת ממגמות המעבר המרכזיות של השנה. אנחנו סבורים כי חשיבותה של בקרת החומרים תלך ותגדל עם הפיתוח של גיאומטריות חדשות (מיזעור)". 

שתי המלצות קנייה

למרות הירידה בהכנסות ברבעונים האחרונים, נובה קיבלה בסוף השבוע שתי המלצות קנייה מאנליסטים בבתי ההשקעות Stiefel ו-Lake Street. בשתי ההמלצות הדגישו האנליסטים כי למרות מגמת הירידה הנוכחית, נובה נמצאת בעמדה טובה לחזור למסלול הצמיחה בהמשך הדרך, וזאת לאור תמהיל הלקוחות המאוזן שלה, דריסת הרגל הגדולה שלה בשוק הזיכרונות בסין והמערכות החדשות שלה, אשר מיועדות לרכיבים מתקדמים בגיאומטריות החדשות של 7 ו-5 ננומטר.

Rigaku רכשה את XwinSys ממגדל העמק

בתמונה למעלה: מערכת הבדיקות ההיברידית Onyx מתוצרת אקסווינסיס

יצרנית ציוד המיכשור האנליטי היפנית ריגאקו (Rigaku Corporation) רכשה מחברת האחזקות הישראלית DYG Holdings, את חברת אקסווינסיס פיתוח טכנולוגי (XwinSys Technologies Development) ממגדל העמק. החברה פיתחה טכנולוגיית מטרולוגיה היברידית עבור תעשיית השבבים, המבוססת על שילוב של מספר טכנולוגיות בדיקה ומדידה: טכנולוגיית רנטגן (X-Ray), סריקה אופטית תלת-מימדית (optical 3D scanner) ושימוש במיקרוסקופ דו-מימדי (2D microscope).

סכום העיסקה לא נמסר, אולם ריגאקו מתכננת להשקיע בחברה כ-20 מיליון דולר בחמש השנים הבאות. בין השאר, החברה המעסיקה כיום 7 עובדים, מתכננת לקלוט בתקופה הקרובה כ-15 עובדים נוספים, בעיקר מתכנתים, פיסיקאים ומהנדסי יישומים. נשיא ומנכ"ל ריגאקו, היקארו שימורה, הסביר שהחברה החליטה להקים זרוע פיתוח בישראל. "רכישת אקסווינסיס עם הטכנולוגיה ההיברידית הייחודית שלה, היא צעד משמעותי בהתרחבות חטיבת המוליכים למחצה שלנו. היא תאפשר לנו להגיע לשווקים המאופיינים בדרישות טכנולוגיות קיצוניות".

יורוקונטרול נכנסת לישראל – ובורחת ממנה

העיסקה הזאת מלמדת כיצד ניתן לעתים להציל חברות גם כאשר מצבן נראה קשה מאוד. חברת אקסווינסיס הוקמה בשנת 2011 על-ידי דורון רייניס ומיכאל גפן מחברת BROSSH inspection system, ונמכרה בשנת 2012 לחברת Eurocontrol Technics הקנדית, שנכנסה לארץ באמצעות רכישתה ורכישת חברת Xenemetrix בשנת 2010, אשר פיתחה טכנולוגיית אנליזה של חומרים על בסיס X-Ray, וכן רכישת חברת Croptimal אשר מתמחה בחקלאות מדייקת.

שלושת החברות האלה נוהלו על-ידי המנכ"ל דורון רייניס ועל-ידי סמנכ"ל הכספים יואב אלון. בסוף 2018 החליטה יורוקונטרול לחסל את פעילותה בישראל מפני שהיא לא תרמה לריווחיות ורק גרמה להוצאות. בשלב הזה רייניס ואלון נכנסו לתהליך רכישת בעלות על-ידי ההנהלה (MBO). הם הקימו את חברת האחזקות DYG Holdings שקיבלה את הבעלות על שלוש החברות. יורוקונטרול לא מסרה מה היה היקף העיסקה (ואם בכלל היתה כרוכה בתשלום), אבל בספטמבר 2018 היא דיווחה לבורסה שבמידה והחברות יחזרו להיות ריווחיות, היא תקבל שיעור מהרווחים שלהן עד לסכום כולל של 4 מיליון דולר.

המוצרים החדשים ייצאו לשוק כבר בסוף 2019

תאגיד ריגאקו היפני הוקם בשנת 1951, וכולל קבוצת חברות המייצרות ציוד מדידה אנליטי לתעשייה ולפיתוח, המעסיקות ביחד כ-1,400 עובדים במזרח אסיה, באירופה ובארצות הברית. אקסווינסיס וריגאקו מתכננות לפתח ביחד ציוד חדש לאיפיון כשלים בתעשיית המוליכים למחצה. מנהל חטיבת ה-X-ray בריגאקו, ד"ר קיושי אוגאטה, מסר ששתי החברות יפתחו מערכות בדיקה עבור תהליכי ייצור שבבים, מארזי שבבים ורכיבי MEMS, אשר יתבססו על הטכנולוגיות של שתי החברות. "יישום הטכנולוגיות שפותחו באקסווינסיס ובריגאקו, יאפשר לנו להציג מערכת חדשה כבר בחודש דצמבר 2019", אמר.

 

נובה משיקה מערכת בדיקה אופטית חדשה

חברת נובה (Nova) מרחובות השיקה השבוע פתרון חדש למדידה אופטית המיועד לבדיקת שבבים המיוצרים בתהליכי הייצור המתקדמים כמו 7 ננומטר ומארזים מורכבים. מנובה נמסר כי המערכת, שפותחה בחטיבת המטרולוגיה של החברה, כבר סופקה למספר לקוחות קיימים של החברה.

תפקידן של מערכות מדידה (מטרולוגיה) בתעשיית הסמיקונדקטור היא למדוד את המבנה המיקרוסקופי והרכב החומרים של הטרנזיסטור במטרה לוודא את תקינות השבב וקו הייצור. הגיאומטריות החדשות, כמו 7 ננומטר, והמארזים המורכבים, שבהם מניחים מספר פרוסות סיליקון זו על גבי זו, מחייבות גם שימוש במערכות בדיקה ומדידה מדויקות יותר.

המערכת החדשה של נובה, Nova Prizm, משלבת אינטרפרומטריה ספקטרלית, המאפשרת מדידה אופטית של ממדים קריטיים, עם טכנולוגיה אופטית רב-ערוצית להפקת מידע ייחודי מהמדידה. בנובה מציינים כי מידע זה לא ניתן להפיק ממדידות בטכנולוגיות  המסורתיות למדידת ממדים קריטיים, וכי באמצעות ריבוי הערוצים האופטיים, מערכת ה-Prizm מציעה פתרון לרבים מהאתגרים בקווי ייצור השבבים המתקדמים.

ד"ר אודי כהן, מנהל החטיבה למטרולוגיה אופטית של נובה, המערכת החדשה מחזקת את היתרון התחרותי הטכנולוגי של החברה בתחום המטרולוגיה. "הפתרון החדש הוא פורץ דרך, ומספק מידע רב ערך המאפשר ללקוחותינו לייצר שבבים בטכנולוגיות המתקדמות ביותר, ביעילות ובאיכות הגבוהה ביותר."

תחזית הכנסות שלילית לרבעון השני

כיצרנית של מערכות בדיקה ומדידה נובה מושפעת מאוד מהמגמות הכלכליות בתעשיית השבבים. הנסיגה ברבעונים האחרונים בקצב הצמיחה בשוק הזיכרונות, שוק היעד המרכזי של נובה, מתחילה לבוא לידי ביטוי גם בתוצאותיה הכספיות של החברה. ברבעון הראשון של 2019 רשמה החברה ירידה של כ-10% בהכנסות ל-56.7 מיליון דולר, והיא צופה כי מגמה זו רק תחריף ברבעון השני, עם תחזית להכנסות של 45-53 מיליון דולר, המשקפת ירידה של כ-14-27% בהשוואה לרבעון השני של 2018.

העיסקה אושרה: כרומה תקבל 20% ממניות קמטק

עיסקת ההשקעה הגדולה בחברת קמטק (Camtek) ממגדל העמק אושרה על-ידי אסיפת בעלי המניות של חברת קמטק ועל-ידי הוועדה להשקעות זרות בארצות הברית (CFIUS). בעקבות קבלת האישורים, החברה מעריכה שעד סוף יוני 2019 יועברו 20% ממניותיה לידי חברת Chroma ATE הטאיוואנית, וזו תהיה רשאית למנות שני נציגים מטעמה בדירקטוריון של קמטק.

כרומה משקיעה במהלך 74 מיליון דולר באמצעות שתי עסקאות מקבילות. בעיסקה הראשונה היא תרכוש מפריורטק, בעלת השליטה בקמטק, כ-6.1 מיליון מניות בסכום של כ-58 מיליון דולר. בעקבות המהלך יירד משקלה של פריורטק לכ-24% ממניות קמטק. מיד לאחר מכן, כרומה מתכננת לרכוש 1.7 מיליון מניות שיונפקו על-ידי קמטק במחיר של 8.5 דולר למניה, ועל-ידי כך לבצע השקעה ישירה בחברה בהיקף של כ-16.15 מיליון דולר.

מטרת העיסקה: שיתוף פעולה טכנולוגי

בנוסף להסכם ההשקעה, כרומה וקמטק חתמו על הסכם שיתוף פעולה טכנולוגי שבמסגרתו תקבל כרומה זכויות שימוש בטכנולוגיית בדיקה תלת-ממדית של קמטק תמורת תמלוגים. כרומה תשתמש ביידע הזה עבור מוצרים שאינם מיועדים לשוק המוליכים למחצה. במקביל, שתי החברות מתכננות לשתף פעולה בפרוייקטים עתידיים בשוק המוליכים למחצה, שיתבססו על שילוב טכנולוגיות הבדיקה של שתיהן. כרומה שמרכזה בטאיוואן, היא קבוצה של חברות המפתחות ומספקות ציוד בדיקה ומדידה, מערכות מדידה אוטומטיות ובדיקות בשלב הייצור במגוון תחומים תעשייתיים. בשנת 2018 הסתכמו מכירותיה בכ-540 מיליון דולר.

העניין של כרומה בקמטק הוא טכנולוגי בעיקרו ולא פיננסי. קמטק נחשבת ליצרנית מובילה של ציוד בדיקה ומדידה לקווי ייצור של תעשיית השבבים, עם התמחות בשוק המארזים המתקדמים, זיכרונות, רכיבי CMOS Image Sensors, MEMS רכיבי RF ועוד. כרומה הגדירה את העיסקה בתור "השקעה אסטרטגית וברית לפיתוח פתרונות בדיקה ומטרולוגיה".

עבור קמטק יש לעיסקה מימד שיווקי מובהק: המנכ"ל רפי עמית, אמר כם חתימת ההסכם בחודש פברואר השנה, שהוא יחזק את נוכחותה של קמטק באסיה, ובמיוחד בטאיוואן. העיסקה בוצעה לפי הערכת שווי של 283.4 מיליון דולר. כיום היא נסחרת בבורסת נסד"ק לפי שווי שוק של 296.7 מיליון דולר. ברבעון הראשון של 2019 צמחו מכירות קמטק בכ-25% והסתכמו בכ-34 מיליון דולר.

KLA תשלב לימוד מכונה בציוד מדידה לייצור שבבים

בתמונה למעלה: קו הייצור של KLA במגדל העמק. צילום: Techtime

חברת KLA מפתחת בישראל דור חדש של ציוד מטרולוגיה לבדיקת איכות תהליך הייצור של שבבים, אשר משתמש ברשתות נוירוניות כדי להתגבר על מגבלות פיסיקליות של המערכת האופטית, במהלך הייצור של טרנזיסטורים מתקדמים. מנהל גוף פיתוח החומרה בחטיבת המטרולוגיה של KLA ישראל, ד"ר אדם בר, גילה ל-Techtime שהטכנולוגיה החדשה צפויה לצאת לשוק בשנת 2020 כאשר היא תשולב במערכות המדידה העתידיות: מערכת Archer TL 150 ומערכת Archer WT 750.

המערכות ממשפחת Archer מבצעות בדיקות Overlay במסגרת הבקרה השוטפת על תהליך ייצור השבב. בבדיקה הזו מבררים את רמת הדיוק שבה מונחות שכבות החומר הבונות את הטרנזיסטורים אחת על-גבי השנייה. החשיבות של המדידה נעשית קריטית יותר ככל שתהליכי הייצור מתקדמים, מכיוון שבהם גם הזחה זעירה של השכבות יכולה לגרום לתקלות חמורות בתיפקוד המעגל האלקטרוני. לדברי אדם בר, התעשייה נמצאת במצב שבו היא צריכה להתמודד עם מגבלות פיסיקליות, שלא ניתן להתגבר עליהן באמצעות שיפור סטנדרטי של המערכת האופטית.

אי-אפשר להתווכח עם הפיסיקה

אדם בר: "עד היום המערכות התמקדו בצמצום העיוותים של המערך האופטי, אולם הגענו למצב שבו חוסר השלמות האופטית נובע מחוסר שלמות של העדשות, ומעקרנות אי-הוודאות של הפיסיקה המודרנית. אי-אפשר לעקוף את הבעייה הזאת. לכן הרעיון שלנו מבוסס על ההנחה שמכיוון שהמערכת האופטית לא משתנה מרגע שהיא הופעלה, ומכניסה שגיאות קבועות למדידה, אז אם נלמד את העיוותים האלה נוכל גם לבטל אותם".

כדי לעשות זאת, מפתחת KLA בשנתיים האחרונות תהליך הכולל למידת מכונה. תחילה מתבצע תהליך למידה של קו הייצור באמצעות ביצוע מדידות מקיפות של פרוסות הסיליקון הראשונות, לימוד התוצאות באמצעות אלגוריתם מבוסס רשתות נוירוניות (Neural Networks Deep Learning), ואז הפעלת ההסקות באמצעות מכונות האוברליי במהלך הייצור הסדרתי.

ד"ר אדם בר. להכיר את הטעויות כדי לתקן אותן
ד"ר אדם בר. להכיר את הטעויות כדי לתקן אותן

"בשלב הראשון אנחנו לומדים את קו הייצור באמצעות מערכת מטרולוגיה ומערכת למדידת מימדים קריטיים (CD). במכונה שלנו יש מקור תאורה רציף בטווח המתחיל באור סגול (אורך גל של 400 ננומטר) ועד אינפרא אדום קרוב (כ-1,000 ננומטר). בזמן הלימוד סורקים את פרוסת  סיליקון (Wafer) בכל אורכי הגל, ובשילוב עם מדידות ה-CD מקבלים את תמונת המצב המדוייקת".

הייצור ייעשה בישראל

"בשלב הבא מכוונים את מערכת לימוד המכונה כדי שתאתר את אורך הגל המתאים ביותר, זה הנותן לנו את התוצאה המדוייקת ביותר בזמן הקצר ביותר (דבר המושפע מהרכב החומרים שממנו הווייפר נבנה וממספר השכבות המיוצרות), ואת אופי השגיאות שמערכת מייצרת, כדי שהיא תוכל לבטל אותן". הטכנולוגיה החדשה מפותחת בישראל בשיתוף פעולה עם קבוצת הבינה המלאכותית של החברה בפועלת בארצות הברית.

מערך החומרה פותח כולו בישראל, והמכונות ייוצרו במפעל החברה במגדל העמק ומשם ייצאו ללקוחות בכל העולם. החברה תציג דגם של המכונה החדשה בתערוכה שתתקיים בכנס OASIS בתל-אביב (1-2 אפריל 2019), כדי להראות חלק ממרכיבי המערך האופטי ומערך הבקרה שלה.

שיטת המדידה באמצעות התאבכות תוצג ב-OASIS

במקביל, תהיה בכנס גם הרצאה של ד"ר יורי פסקובר, שהוא מנהל את הפיתוח של אלמנטים קריטיים במכונות שייצאו לשוק בעוד שני דורות. הוא יציג טכנולוגיה של החברה לביצוע מדידות אוברליי באמצעות תבנית התאבכות משריג. מדובר בשיטה ש-KLA הכניסה לשוק בשנת 2013 ומיועדת לבצע מדידות בתהליכי ייצור של טרנזיסטורים שרוחב הצומת שלהם קטן מ-10 ננומטר.

השיטה מבוססת על מדידת תבנית התאבכות האור המגיע משני סריגים המונחים אחד מעל השני, ומוזחים אחד ביחס לשני. הסריגים מונחים באתרי מטרה בווייפר ומכונת המטרולוגיה מפענחת את תבנית ההתאבכות שלהם. "זוהי שיטה עקיפה משום שמדידת האוברליי מתקבלת מתוך תבנית ההתאבכות, אבל היא לא רגישה למיקוד (Focus) והרבה יותר מדוייקת. לכן היא מתאימה לתהליכי ייצור מתקדמים מאוד".

עוד על KLA ישראל: KLA

למידע נוסף על כנס OASIS והתערוכה המקצועית: http://oasis7.org.il

מאגד המטרולוגיה הישראלי מחפש מענה למהפיכת השבבים התלת-מימדיים

במבט מבחוץ, חוק מור בגרסתו המקורית יוצא מהמחזור. החוק המתייחס להכפלת מספר הטרנזיסטורים בשבבים מתקדמים בכל 18 חודשים, כבר כמעט ואינו מתקיים. המעבר לגיאומטריות קטנות כמו 7 ננומטר ו-5 ננומטר נעשה קשה יותר ודורש זמן פיתוח והיערכות ארוך מבעבר. אלא שהתעשייה מתפתחת במימדים נוספים, לא רק בגודל, ומציבה אתגרים חדשים בפני מערכות הבדיקה והמדידה בקווי הייצור ובמעבדות הפיתוח.

"השינויים בתעשיית ייצור השבבים מחייבים אותנו לפתח טכנולוגיות שהיה נדמה שהן בלתי אפשריות עד לאחרונה", הסביר ל-Techtime מנהל הטכנולוגיות ושיתופי הפעולה האסטרטגיים בחברת אפלייד מטיריאלס ישראל (PDC), ד"ר דורון משולח. "אנחנו רואים למשל שכבר היום יש מעבר למבנים תלת-מימדיים: יצרני זכרונות החלו לייצר מבנים הכוללים כמה עשרות תאי זיכרון אחד על השני וגם הטרנזיסטורים עצמם הפכו לתלת-מימדיים, עם הופעתם של טרנזיסטורי FinFET, במטרה להגדיל את מספרם בשטח נתון. כעת מדברים בתעשייה על ייצור של טרנזיסטורים ישירות אחד על-גבי השני.

"תעשיית המטרולוגיה (מדידה מדויקת ובקרת הייצור של שבבים מתקדמים) תצטרך לספק מענה להתפתחויות האלה. בישראל הדבר חשוב במיוחד, בזכות המעמד שלנו בתעשייה הזאת. ישראל היא מעצמה טכנולוגית עולמית בתחום המטרולוגיה לתעשיית השבבים, ואנחנו חייבים לשמור על המעמד הזה. המטרה של מאגד השבבים הישראלי MDM, היא לחקור ולבחון היתכנות טכנולוגית של רעיונות חדשים וטכנולוגיות תשתיתיות, שיאפשרו לתעשייה הישראלית להביא לשוק מוצרים חדשים ולשמור על מעמדה בתחום".

גם פיסיקאי וגם מנהל

ד"ר דורון משולח הצטרף לחברת אפלייד מטיריאלס ישראל (Applied Materials) בשנת 2002 לאחר שסיים את לימודי הדוקטורט בפיסיקה במכון וייצמן בתחום האופטיקה האולטרה-מהירה ואינטראקציה בין אור לחומר. במסגרת המחקר הוא פיתח ובנה מכשיר לייזר רב-עוצמה המייצר פולסים קצרים באורך של מספר פמטו-שניות ושיטות למדידה שלהם. במרכז הפיתוח והייצור הישראלי של אפלייד הוא עסק במחקר בסיסי וניהל קבוצת מחקר בתחום המיקרוסקופיה. בהמשך, שימש כמנהל מוצר והיה אחראי על ניהול מוצר מורכב לאיתור פגמים ולבקרת ייצור שבבים  אצל לקוח מרכזי.

מערכת VeritySEM של אפלייד מטיריאלס ישראל, המבצעת בדיקות של שבבי זיכרון תלת-מימדיים
מערכת VeritySEM של אפלייד מטיריאלס ישראל, המבצעת בדיקות של שבבי זיכרון תלת-מימדיים

לפני מספר חודשים הוא מונה לתפקיד מנהל הטכנולוגיות ושיתופי הפעולה האסטרטגיים של אפלייד מטיריאלס ישראל, אשר אחראית על פיתוח וייצור מערכות המטרולוגיה והבדיקה של החברה העולמית. הפעילות של החברה בישראל מתמקדת בעיקר שני תחומים מרכזיים: מכונות המבוססות על מיקרוסקופים אלקטרוניים המשמשות לאיפיון פגמים ולביצוע מדידות של גדלים קריטיים בתהליך הייצור של שבבים, ומכונות המבוססות על מיקרוסקופים אופטיים לסריקה מהירה של פרוסות סיליקון ומסכות ליתוגרפיה למציאת פגמים ובקרת תהליך הייצור וההדפסה של שבבים.

מיקרוסקופים אלקטרוניים הם בעלי רזולוציה גבוהה מאד אבל איטיים יחסית, ומערכות אופטיות הן מהירות מאוד אבל בעלות רזולוציה נמוכה יותר. לדברי משולח, נקודת העבודה האופטימלית בין הרזולוציה לבין המהירות נקבעת על-ידי כל לקוח בנפרד, בהתאם לצרכים הייחודיים שלו.

שיתוף פעולה ישראלי

מאגד השבבים הישראלי MDM – Multi Dimensional Metrology, התחיל לפעול בחודש יולי 2017, ובשבוע שעבר סיכם את שנת הפעילות הראשונה שלו בכנס טכנולוגי של חברי המאגד. המאגד עוסק במחקר ופיתוח טכנולוגיות מדידה ובקרת תהליכים בתעשיית השבבים, המבוססות על היתוך מידע המגיע ממקורות רבים, תוך כדי שיתופי פעולה בין החברות והאקדמיה. הוא הוקם ביוזמת חברת אפלייד מטיריאלס ישראל (Applied Materials Israel)  ויו"ר המאגד היום הוא ד"ר משולח. היו"ר המקים של המאגד היה יורם עוזיאל שפרש לאחרונה מהחברה.

המאגד פועל במסגרת תוכנית מגנ"ט ברשות החדשנות. החברות המשתתפות במאגד הן אפלייד מטיריאלס ישראל מרחובות, NOVA Measuring Instruments מרחובות המספקת ציוד למדידת מדדים קריטיים בטכנולוגיות אופטיות ואחרות, חברת Bruker (לשעבר ג'ורדן ואלי) המפתחת מערכות מטרולוגיה מבוססות X-ray, חברת El-Mul מנס ציונה המייצרת גלאים לתעשיית הננו-אלקטרוניקה וגם חברת אינטל.

 

המבנה התלת-מימדי של טרנזיסטור FinFET
המבנה התלת-מימדי של טרנזיסטור FinFET

משתתפים נוספים הם חברת Nanomotion  מיוקנעם המפתחת מערכות שינוע בדיוק ננומטרי, חברת Nanonics Imaging הירושלמית המספקת טכנולוגיות מדידה מדויקות באמצעות קירבה אל המשטח הנמדד (Atomic Force Microscope),  וחברת המחשבים Dell EMC. קבוצות המחקר האקדמיות המשתתפות במאגד מגיעות מהטכניון, מאוניברסיטת בן-גוריון, מאוניברסיטת תל-אביב, מאוניברסיטת בר-אילן מהאוניברסיטה העברית וממכון וייצמן למדע.

ארבעת עמודי התווך של תעשיית המטרולוגיה העתידית

משולח: "במאגד פועלות ארבע קבוצות עבודה המפתחות את הטכנולוגיות של הדור הבא, שיאפשרו לתעשיית המטרולוגיה הישראלית לשמור על היתרון שלה בשוק הזה. הקבוצה הראשונה חוקרת שיטות חדשות לאפיון וניתוח חומרים המשמשים בתעשיית השבבים. המטרה היא לקבל מידע כמו המבנה הפנימי של פרוסת הסיליקון במהלך הייצור, ותכונות כמו סוג החומר ומבנה השכבות. פיתוח כזה יאפשר לנו לספק יכולות חדשות באמצעות מדידות לא הרסניות.

"קבוצת העבודה השנייה בודקת שיטות חדשות להדמייה של מבנים על פרוסת הסיליקון. המחקר מתבצע בשילוב מגוון שיטות, כמו קרני רנטגן, מיקרוסקופיה אלקטרונית, מיקרוסקופיה של שדה קרוב, מערכות אופטיות ועוד. אנחנו מחפשים דרכים חדשות לאתר פגמים בייצור. רעיון שאנחנו בודקים הוא שילוב מידע המגיע ממספר שיטות מדידה שונות, בכדי  לקבל תובנות חדשות ומידע חדש על הפרוסה. בעולם האופטי, למשל, אנחנו מנסים לעצב את כתם האור הפוגע בפרוסת הסיליקון, באופן שתיווצר אינטראקציה טובה יותר בין האור ובין החומר. אנחנו גם בודקים היתכנות למקורות אור חדשים באורכי גל קצרים, כמו למשל, 100-200 ננומטר, מתוך מטרה לקבל רזולוציה גבוהה בקרינה שאינה הרסנית".

ארכיטקטורות מחשוב חדשות

"קבוצת העבודה השלישית מתמקדת באלגוריתמיקה וארכיטקטורות תוכנה לעיבוד המידע. אנחנו חוקרים מספר תחומים במקביל כדי לשפר את יכולות הסיווג האוטומטית של פגמים המתגלים על הפרוסה, כדי להבין טוב יותר את אופי הפגמים והסיבות למקורם. במסגרת הזאת אנחנו בודקים רעיונות כמו שילוב בין סנסורים המאפשרים להשתמש במידע קיים ושאינו מנוצל, שימוש בטכנולוגיות Big Data כדי למצוא קשרים בין מדידות מסוגים שונים וגם חוקרים ארכיטקטורות מחשוב חדשות: למשל, כיצד לאסוף את המידע המגיע ממספר מכונות שונות בקו הייצור וכיצד לנהל את כל המידע הזה.

"קבוצת העבודה הרביעית מתמקדת בהיבטים מערכתיים מכניים. צריך לזכור שככל שקטן גדלו של הטרנזיסטור, יש צורך במערכות בעלות יציבות והדירות מכנית גבוהה ביותר.  אנחנו בודקים את ההיתכנות של רעיונות חדשים, כמו למשל הכנסת מיקרוסקופ מסוג AFM מהיר מאוד אל קו הייצור עצמו, והדבר מחייב מערכות מכניות מדוייקות ויציבות ברמה של תת-ננומטר. פעילות המאגד מאפשרת לקדם גם חברות קטנות ובינוניות, וכן להגדיל את מאגר כוח האדם בישראל העוסק במטרולוגיה ולחשוף אליו סטודנטים וחוקרים מהאקדמיה".