KLA:芯片制程控制之王

時(shí)間:2021-10-08

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導(dǎo)語(yǔ):KLA(科磊)是個(gè)很難寫(xiě)的公司,但作為“卡脖子”美商三強(qiáng)之一,又是很難繞開(kāi)的話題。這篇文章,將試圖避免描述復(fù)雜的量測(cè)技術(shù)細(xì)節(jié),還是以創(chuàng)始人為主干勾勒KLA稱(chēng)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(kāi)了這家自己掌舵超過(guò)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(méi)畢業(yè)的殘障人士,靠經(jīng)營(yíng)打印店為生。他說(shuō)自己下學(xué)后都沒(méi)時(shí)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(huì)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(méi)有錢(qián)送他去上大學(xué),所以他上的是當(dāng)時(shí)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(shí)他勤工儉學(xué)在貝爾實(shí)驗(yàn)室做技工。那時(shí)是60年代末,貝爾實(shí)驗(yàn)室如日中天,錢(qián)多到花不完:據(jù)說(shuō)全美電話費(fèi)的1%會(huì)給到貝爾實(shí)驗(yàn)室。

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

  二、結(jié)緣半導(dǎo)體

  顯然,Levy的簡(jiǎn)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(shí)的計(jì)算機(jī)做模擬器性能顯然是很爛的,Levy說(shuō)他連計(jì)算器都沒(méi)有而是用計(jì)算尺。但是時(shí)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(huì)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(qǐng)他加盟,而Levy原本已經(jīng)計(jì)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(mèng)想,但是也要先賺些小錢(qián)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(dòng)對(duì)齊。早期的光刻機(jī)也叫對(duì)齊機(jī)(Aligner)。那時(shí)做芯片遠(yuǎn)沒(méi)今天這么高大上,各廠用手工對(duì)齊套刻很普遍。Levy從K&S購(gòu)買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備,然后改成自動(dòng)對(duì)齊后再賣(mài)。

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

  據(jù)他回顧,英特爾當(dāng)時(shí)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(lái)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(shí)也在用Cobilt的設(shè)備,但質(zhì)量出了問(wèn)題。Cobilt只是個(gè)十來(lái)人的加州小公司,Motorola建議他們和Levy合作解決問(wèn)題,結(jié)果Levy就力主CV收購(gòu)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(lái)起飛賺錢(qián)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(mài)給了應(yīng)用材料(AMAT),沉積等業(yè)務(wù)賣(mài)給了東京電子(TEL)。那時(shí)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(lái)勸ASML放棄的起因。

  由于對(duì)芯片行業(yè)的熟悉,Ken Levy認(rèn)識(shí)到量測(cè)技術(shù)對(duì)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(gè)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(shí)間只拿到60萬(wàn)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(cè)設(shè)備,來(lái)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(cè)快了數(shù)十倍。

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

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

  KLA的第二個(gè)系列是WISARD,用于晶圓檢測(cè)。

  對(duì)行業(yè)的深入理解,加上傳承自CV的先進(jìn)光學(xué)和計(jì)算機(jī)圖形技術(shù),使得KLA一時(shí)幾乎找不到對(duì)手。包括80年代輝煌中的日本芯片廠,也一樣購(gòu)買(mǎi)大量的KLA設(shè)備。

  90年代開(kāi)始,KLA的主攻方向由離線檢測(cè)轉(zhuǎn)到在線檢測(cè),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(wèn)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(shuō)量測(cè)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手

  雖然KLA發(fā)展勢(shì)頭良好,但Levy覺(jué)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(yíng)業(yè)額都不大,對(duì)KLA來(lái)說(shuō)自研替代設(shè)備投資回報(bào)比不佳,而且后發(fā)者難以搶到別人已經(jīng)占的地盤(pán)。

  所以,并購(gòu)成為接下來(lái)的主旋律。

  1996年,KLA合并了Tencor,納入了優(yōu)秀的薄膜測(cè)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(kāi)而且業(yè)務(wù)互補(bǔ),這樣強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合樹(shù)立了KLA的王者地位。

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

  到了新世紀(jì),KLA收購(gòu)的腳步并沒(méi)有減慢。據(jù)統(tǒng)計(jì),迄今KLA-Tencor共收購(gòu)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(zhuān)注于芯片量測(cè)這個(gè)狹小市場(chǎng),因此逐步退出了競(jìng)爭(zhēng)。

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

  六、業(yè)績(jī)和風(fēng)險(xiǎn)

  各種復(fù)雜繁多又尖端的量測(cè)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(wàn)臺(tái),光每年的設(shè)備服務(wù)費(fèi)就占了其1/4的營(yíng)收。

  KLA高達(dá)62%的毛利率和40%的運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)率,讓ASML都相形見(jiàn)絀。

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

  但是,KLA的商業(yè)模式也不是無(wú)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(cè)設(shè)備。

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

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

  七、Levy的告別

  在2006年,美國(guó)SEC啟動(dòng)調(diào)查KLA五年前的股票期權(quán)回溯授予問(wèn)題,Levy作為董事長(zhǎng)和CEO、總法律顧問(wèn)一起下了臺(tái)。

  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(píng)果被查時(shí)社會(huì)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(píng)果前CFO從董事會(huì)離職。

  3個(gè)月后,第一代iPhone橫空出世。

  蘋(píng)果對(duì)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(lái)的大躍進(jìn),也間接使KLA的股價(jià)從金融危機(jī)的低點(diǎn)到現(xiàn)在翻了20倍。


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