KLA:芯片制程控制之王

時間:2021-10-08

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導(dǎo)語:KLA(科磊)是個很難寫的公司,但作為“卡脖子”美商三強(qiáng)之一,又是很難繞開的話題。這篇文章,將試圖避免描述復(fù)雜的量測技術(shù)細(xì)節(jié),還是以創(chuàng)始人為主干勾勒KLA稱霸的路途。

  一、窮孩子早當(dāng)家

  2006年10月17日,KLA創(chuàng)始人Ken Levy(“KL”)因期權(quán)丑聞被迫離開了這家自己掌舵超過三十年的公司,而另一位創(chuàng)始人Bob Anderson(“A”)比他早走了十多年。

  Levy的父母都是初中沒畢業(yè)的殘障人士,靠經(jīng)營打印店為生。他說自己下學(xué)后都沒時間玩,因?yàn)橐獛椭疹櫦依锏男∩?。但這些經(jīng)歷,如同mini MBA那樣教會他如何做小生意,而KLA的業(yè)務(wù)正是以“小生意”組成的。

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  Levy的父母并沒有錢送他去上大學(xué),所以他上的是當(dāng)時極少有的免費(fèi)大學(xué):紐約城市學(xué)院。

  畢業(yè)后,Levy去雪城大學(xué)讀了碩士,同時他勤工儉學(xué)在貝爾實(shí)驗(yàn)室做技工。那時是60年代末,貝爾實(shí)驗(yàn)室如日中天,錢多到花不完:據(jù)說全美電話費(fèi)的1%會給到貝爾實(shí)驗(yàn)室。

  在那里,Levy學(xué)到了識別什么是牛人,而和牛人一起工作是多么的開心。這也形成了KLA后來的招人風(fēng)格。

  二、結(jié)緣半導(dǎo)體

  顯然,Levy的簡歷并不足以讓他畢業(yè)后進(jìn)貝爾實(shí)驗(yàn)室。他的第一份正式工作是在一家叫Link的做飛行模擬器的公司,而且一干就是6年。

  那時的計算機(jī)做模擬器性能顯然是很爛的,Levy說他連計算器都沒有而是用計算尺。但是時代剛好讓Levy參與了阿波羅登月的模擬還有和IBM合作,這等于有機(jī)會觸到技術(shù)之巔。

  Link里的幾位大俠辭職創(chuàng)立了Computervision(CV)——CAD的先驅(qū)公司之一。創(chuàng)始人給了Levy很好的條件強(qiáng)烈請他加盟,而Levy原本已經(jīng)計劃好脫產(chǎn)去讀博士。

  和其它初創(chuàng)公司一樣,CV有遠(yuǎn)大的夢想,但是也要先賺些小錢養(yǎng)活自己,因?yàn)镃AD需要巨額的前期研發(fā)費(fèi)用。

  利用CV的光學(xué)技術(shù),Levy搞起了晶圓自動對齊。早期的光刻機(jī)也叫對齊機(jī)(Aligner)。那時做芯片遠(yuǎn)沒今天這么高大上,各廠用手工對齊套刻很普遍。Levy從K&S購買標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,然后改成自動對齊后再賣。

  由于公司小,Levy不光做設(shè)計和加工,自己也做銷售。他跑遍了IBM、TI、Motorola、仙童和國半等當(dāng)年的巨頭。

  據(jù)他回顧,英特爾當(dāng)時因?yàn)樘?,可以隨隨便便約到諾伊斯和摩爾等大咖。這種凡爾賽其實(shí)展示了KLA后來的一大成功因素:人脈(客戶關(guān)系)。

  三、從Cobilt到KLA

  也許是機(jī)緣巧合,Motorola那時也在用Cobilt的設(shè)備,但質(zhì)量出了問題。Cobilt只是個十來人的加州小公司,Motorola建議他們和Levy合作解決問題,結(jié)果Levy就力主CV收購了Cobilt。

  有了Cobilt,Levy不再受K&S的制約。Cobilt的發(fā)展很好,迅速成為全套半導(dǎo)體設(shè)備公司之一。

  因?yàn)镃V的CAD業(yè)務(wù)后來起飛賺錢到手軟,看不上苦哈哈的芯片設(shè)備業(yè)務(wù),就把Cobilt光刻賣給了應(yīng)用材料(AMAT),沉積等業(yè)務(wù)賣給了東京電子(TEL)。那時是1975年,正是半導(dǎo)體的一次低潮期。

  原本只是Cobilt代理商的東京電子,逐步成為沉積業(yè)務(wù)的大哥。但應(yīng)材的光刻做砸了,這是他家CEO后來勸ASML放棄的起因。

  由于對芯片行業(yè)的熟悉,Ken Levy認(rèn)識到量測技術(shù)對制程非常重要,就拉著CV的CFO一起創(chuàng)業(yè),那就是Anderson。所以新公司叫KLA——Levy是主心骨,所以占了兩個字母。

  創(chuàng)業(yè)并不容易,尤其在半導(dǎo)體的衰退期融資很難,Levy花了一年時間只拿到60萬美元。

  四、獨(dú)特的賽道

  KLA的第一款產(chǎn)品是關(guān)于掩模(Mask)的光學(xué)檢測設(shè)備,來發(fā)現(xiàn)Mask上的不良或灰塵。這條產(chǎn)品線叫RAPID,比人工檢測快了數(shù)十倍。

  而這個產(chǎn)業(yè)需求,其它公司幾乎都沒發(fā)現(xiàn)或者不在乎,大家原本覺得Mask本來就是消耗品。Levy自己做過光刻又親自在產(chǎn)線玩過,所以敏銳捕捉到這個切入點(diǎn)。

  KLA的理念是發(fā)明別人沒有但是又很需要的東西,這使得賽道上總是沒有競爭者。在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè),贏者通吃非常普遍,后來者要趕超非常難,而且檢測本身是個很有商機(jī)的小領(lǐng)域。

  KLA的第二個系列是WISARD,用于晶圓檢測。

  對行業(yè)的深入理解,加上傳承自CV的先進(jìn)光學(xué)和計算機(jī)圖形技術(shù),使得KLA一時幾乎找不到對手。包括80年代輝煌中的日本芯片廠,也一樣購買大量的KLA設(shè)備。

  90年代開始,KLA的主攻方向由離線檢測轉(zhuǎn)到在線檢測,這進(jìn)一步提高了芯片良率和生產(chǎn)效率,而且抓住了90年代中的新一輪半導(dǎo)體投資浪潮。

  To B客戶的重要成功因素是粘性。離線設(shè)備如果出問題很容易被放棄掉,但在線設(shè)備是生產(chǎn)線的一部分,今天的產(chǎn)線從點(diǎn)亮到良率達(dá)標(biāo)都得花1年~n年,設(shè)備被換型的概率極低。更不用說量測設(shè)備本身就是標(biāo)定和控制其它設(shè)備穩(wěn)定熱機(jī)的關(guān)鍵。

  五、按住競爭對手

  雖然KLA發(fā)展勢頭良好,但Levy覺察到仍有一些其它公司在復(fù)制KLA的成功路徑。每家都有自己的特色設(shè)備,而且和KLA的產(chǎn)品功能并不重合。

  這些設(shè)備單品營業(yè)額都不大,對KLA來說自研替代設(shè)備投資回報比不佳,而且后發(fā)者難以搶到別人已經(jīng)占的地盤。

  所以,并購成為接下來的主旋律。

  1996年,KLA合并了Tencor,納入了優(yōu)秀的薄膜測量技術(shù)以及流程診斷和產(chǎn)線管理技術(shù)。Tencor規(guī)模也不小,兩家大概六四開而且業(yè)務(wù)互補(bǔ),這樣強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合樹立了KLA的王者地位。

  1998年~1999年,KLA連續(xù)收購了干涉測量(德國Nanopro)、掃描電子顯微鏡(美國Amray)、產(chǎn)線圖像管理(美國VARS)和硅片缺陷分析(美國Uniphase)等技術(shù)。

  到了新世紀(jì),KLA收購的腳步并沒有減慢。據(jù)統(tǒng)計,迄今KLA-Tencor共收購了27家公司。

  傳統(tǒng)的通用型儀器公司如安捷倫等,根本不可能像KLA這樣完全專注于芯片量測這個狹小市場,因此逐步退出了競爭。

  日本Advantest等公司,則被擠壓到專攻特定領(lǐng)域,比如DRAM和RF的測試。

  六、業(yè)績和風(fēng)險

  各種復(fù)雜繁多又尖端的量測技術(shù)和廣泛的客戶關(guān)系,形成了KLA又深又寬的護(hù)城河。KLA全球裝機(jī)量近6萬臺,光每年的設(shè)備服務(wù)費(fèi)就占了其1/4的營收。

  KLA高達(dá)62%的毛利率和40%的運(yùn)營利潤率,讓ASML都相形見絀。

  2021年KLA的市場份額超過50%,而第二名只有10%多點(diǎn)。

  但是,KLA的商業(yè)模式也不是無懈可擊的。因?yàn)榘雽?dǎo)體制程技術(shù)日新月異,這迫使KLA需要不斷投入高額研發(fā)經(jīng)費(fèi)做新的量測設(shè)備。

  即使如此,在新技術(shù)(如EUV)引入時,還是不可避免有新殺入的玩家或新發(fā)明的檢測技術(shù),KLA一不小心就會在某個特殊領(lǐng)域失去先機(jī)。

  事實(shí)上,KLA的市場份額曾經(jīng)高達(dá)70%,畢竟贏家通吃也會發(fā)生在對手身上。

  七、Levy的告別

  在2006年,美國SEC啟動調(diào)查KLA五年前的股票期權(quán)回溯授予問題,Levy作為董事長和CEO、總法律顧問一起下了臺。

  德高望重的前安捷倫CEO Ned Barnholt接棒Levy一直到今天,使得KLA波瀾不驚。

  這一年,很多公司包括Broadcom和McAfee等也遇到同樣的指控,但被告中最有名的還是喬布斯。

  幸運(yùn)的是,蘋果被查時社會輿論已經(jīng)轉(zhuǎn)向,廣大投資者并不想看到科技股普跌。喬幫主只是做了道歉罰了三杯酒,安排蘋果前CFO從董事會離職。

  3個月后,第一代iPhone橫空出世。

  蘋果對速度堅(jiān)毅的追求,代替英特爾引領(lǐng)了半導(dǎo)體行業(yè)后來的大躍進(jìn),也間接使KLA的股價從金融危機(jī)的低點(diǎn)到現(xiàn)在翻了20倍。


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