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      博客專欄

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      應用材料公司(AMAT)的故事

      發布人:金捷幡時間:2022-05-09來源:工程師

      寫應用材料是個坑:增加故事性需要有很多素材和個人偏見,而且在最近俄烏戰爭熱度下發表也不討好...



      * * *



      曾經說過,創始人一直運營公司是個美妙的加分項,但AMAT卻是個例外:兩名空降的高管拯救了公司。


      估計大多數讀者將是第一次從本文視角看這三個男人的故事。


      一、陰謀論的由來

      應用材料公司(Applied Materials,老美喜歡叫Applied,國內喜歡叫應材或AMAT)的創始人叫Michael McNeilly(以下簡稱Mike)。Mike是聯合碳化物公司的化學品專家。后來在神奇的1984年,英迪拉甘地遇刺一個月后,正是聯合碳化物在印度工廠毒氣泄露導致了超過50萬人死傷。


      芯片的制造需要用到大量高純度化學品(半導體級),這些化學品通常有毒、易燃易爆。晶圓廠起火事件不少,導致各種陰謀論說廠家為控制價格故意所為。


      早期硅谷那些天才們大多懂物理不懂化學,對危險品也非??謶?,所以Mike非常受歡迎,他和當時還在仙童的摩爾、諾伊斯等人都關系不錯。


      Mike在25歲創業做了化學品代理,因發現半導體工藝急需專業設備來處理這些材料(各種固體液體氣體確實很麻煩),在3年后的1967年他成立了Applied Materials(名字代表了如何“應用”這些化學“材料”)。


      AMAT的天使投資來自Mike的岳父,只有7500美元,接著英特爾三老等人也都掏了點錢,總共應該湊了幾萬塊。


      Mike和當時英特爾的第一個銷售Robert Graham(以下簡稱Bob)合寫了一個著名的白皮書,定義了“半導體晶圓制造(Fabrication)”為一個新興行業,這應該就是后來大家用Fab來代表晶圓廠的由來。


      Bob是本文另一個主角,待后面再說。


      二、找Jim來救火


      當時IBM、TI和摩托羅拉等大公司都自己做設備,AMAT幾乎沒有能力打入,它的第一款設備是關于易燃的硅烷氣體的管道和控制板。直到3、4年后AMAT在實現了紅外外延和高溫沉積能力,這樣開始得到大公司的注意,沉積(CVD,PVD)也成為AMAT后來的主干業務。


      Mike承認自己是科學家,對財務一竅不通。雖然公司成功上市,但在1970年代中期由于投入做硅片等多元化生意,剛好碰到行業周期性大衰退,公司幾乎資不抵債。

      1976年Mike請到某風投公司的James Morgan(以下簡稱Jim)來救火。
      Jim依靠和****的關系獲得債務延期,同時大刀闊斧砍掉硅片等六個事業部中的五個來止血,專心搞外延和CVD(化學氣相沉積)設備。
      那時還算年輕的Mike請到30多歲的Jim后,同意逐步淡出AMAT,有點禪讓的意思。但從另一個角度看,Mike很像離開蘋果那時的喬布斯,雖然之后仍連續創業,但江湖已經不太認他的名號,Jim也沒給他機會再回自己生養10年的AMAT。

      三、三個男人的短暫聚首


      我原來看名字以為Jim是那個摩根家族的一員,也就是一個富二代的故事。實際上,他的家庭是偏遠的印第安納州里一家做青豆和玉米罐頭的農場主。

      Jim在越戰期間在康奈爾大學讀機械,然后他服役兩年做軍需品供應并幸運地讀完了MBA。Jim為大公司干了幾年后,選擇入行了風投并參與了不少高科技項目。他偶然被人推薦去看看困境中的AMAT。

      Mike請到Jim后仍保駕護航了一年,并請了Bob管銷售輔佐Jim。這段歷史各有各的說法,但最終歷史總是勝利者書寫的。
      三個男人在兩個最重要的理念上是一致的:要為設備做好服務,要把業務做到海外去。
      當年的半導體制造雖然沒有今天這樣有上千道工序那么多,但基本過程是類似的。每一道工序都涉及詳細的流程,如何正確地使用每一臺設備至關重要。

      AMAT的對技術的專注和貼心服務,逐漸使那些大廠的自有設備喪失了競爭力,畢竟為二十家客戶開發技術一定比只為一家做要劃算得多。

      四、中國的緣分


      在80年代時AMAT的公司規模不大,在海外建立分支是很費錢的。但是Jim和Bob知道半導體設備選型是個長期的事,海外業務能平衡單一市場的風險。而很多對手在業務不景氣時就削減海外服務,這減弱了客戶忠誠度。

      由于CVD技術上的領先,AMAT在日本非常成功,Bob則是大功臣。正因為重視日本市場,后來AMAT的液晶業務后來也形成了一大事業部。液晶面板的制造也算半導體制造的一種。

      在歐洲AMAT和ASM也曾有激烈競爭,但Jim對海外服務的充分重視使得ASM一直被壓制。最早的時候,ASM也曾是AMAT的代理,但Mike很快發現了老Del Prado的野心終止了合作。
      AMAT進入中國也是早到不可思議。1983年時任電子部領導的江總書記,在訪問美國時專程拜訪過AMAT并和Jim吃了飯。
      1984年Jim回訪中國成立了合資公司。這充分展示了兩位傳奇人物的遠見卓識,也體現了AMAT的落地服務理念。要知道,909工程還是再過10年以后的事情。

      五、被修改的歷史


      接下來我們聊一下Bob。
      Bob也來自窮地方印第安納的小鎮,但他絕對超越了做題家。Bob從仙童到英特爾應該算是半導體銷售業的鼻祖,后來芯片怎么賣還是很大程度沿用Bob同志的套路。
      Bob其實是英特爾創始人之一,但安迪格魯夫覺得他比自己帥(我猜的),逼著諾伊斯二選一。后來格魯夫因偏執狂揚名天下,把Bob從英特爾歷史中抹去。

      圖片(Bob結婚照)

      在AMAT官史中,Bob的作用同樣被嚴重低估。Jim拿走了拯救AMAT的全部榮耀,原因大概是Bob在1986年跳槽到AMAT的競爭對手Novellus任CEO。
      不過,這不是一個挖角故事。事實上,Bob為了證明自己是對的,舍身去拯救了瀕臨倒閉的Novellus。

      六、技術路線之爭


      Novellus是AMAT幾個離職員工在1984年創建的,他們創新地設計了多腔CVD設備,可以同時處理5套晶圓,這樣可以極大提高生產效率。
      但Novellus原型設計出來后錢就燒完了。
      Bob勸Jim收購Novellus,但被Jim拒絕了。也許多年以后,Jim后悔沒有扼殺這個強勁的對手,但他嘴上說,競爭促進了AMAT的技術進步。
      Jim的決定也不是沒有道理的,他非常專注。AMAT即使那么強大,也多年沒碰過后端業務,所有業務都是專心在晶圓上“應用”材料。
      兩邊下注不是Jim的風格,他當時選的技術路線是全盤押注Precision 5000:同樣是多腔,經典的五邊形可以掛2-4個腔體。和Novellus不同的是,P5000可以做沉積和刻蝕的組合使用。圖片(P5000專利圖)Precision 5000也確實是劃時代的產品,形成了AMAT模塊化的標準和話語權。

      在P5000誕生前,晶圓在不同工序間移動經??咳税?,特別容易污染。Precision實現了用機器手在不同封閉腔體間搬運晶圓。

      后來類似理念的Endura 5500,更是多達8個高度真空的腔體,從1990年開始了PVD霸主地位至今。PVD和CVD的區別在于,PVD(物理氣相沉積)沒有化學反應,通常用于金屬層沉積。
      Precision 5000背后的重要研發人物是David Wang(王寧國)。David后來在華虹、中芯和長鑫等國內一線大廠做過CEO,屢經波折,略去不表。

      七、Bob的反擊


      領導Novellus的Bob同志依靠自己的江湖地位和日本關系,成功打入當時如日中天的日本廠商,到10年后所有半導體大廠都擁有了Novellus設備。
      AMAT和Novellus成為CVD的死對頭,AMAT多次起訴Novellus專利侵權,而Novellus則結盟泛林(Lam Research)提供沉積+刻蝕完整方案。
      沉積(D)和刻蝕(E)是一對配套的工藝:沉積負責鋪一層薄膜,刻蝕是去掉不該有薄膜覆蓋的地方。先進工藝相似的地方是,用離子D可以用離子E,用原子D可以用原子E。
      兩家配合,Lam+Novellus如虎添翼。

      在2011年,Lam宣布和Novellus合并(Lam以33億股****收購,相當于6:4合并),拉近了AMAT的營收差距。

      作為內存設備的王者,因為3D NAND等的****展,新Lam不斷迫近AMAT的王位。作為反撲,AMAT在2013年宣布收購和Lam體量差不多的東京電子(TEL)。

      八、AMAT的野心和謹慎


      AMAT是沉積的老大和導體刻蝕第二,TEL的CVD也很強而且其涂布和介質刻蝕等優勢和AMAT非?;パa。AMAT合并TEL將產生一個比第二三四名加起來還大的半導體設備巨無霸,這使得很多晶圓廠憂心忡忡,因為討價還價將變得更難。

      2015年,美國監管機構以反壟斷為由拒絕了AMAT的收購。第二年,LAM收購KLA也被否了,算各打五十大板吧。
      AMAT也嘗試過光刻,甚至談過收購GCA。
      我在講KLA時提到過80年代AMAT從CV手里買了Cobilt光刻。Cobilt是半導體設備業的黃埔軍校,除了KLA等人不提,ASM早期也是Cobilt歐洲代理。
      飛利浦最早談好了要買Cobilt,想為光刻機打入美國客戶搞個vendor code,結果最后董事會臨時變卦使得Cobilt被拆賣。
      TEL拿走了Cobilt的涂布顯影和晶圓檢測,到今天仍是單項霸主。Jim購買的Cobilt光刻等業務卻非常失敗,但他迅速融資消債后全部拋棄。

      因為和日本公司關系好,Jim選擇和尼康合作,并幫助尼康進入美國客戶。大家記得在《光刻巨人》里,Jim勸ASML首任CEO施密特光刻吧?
      由此能看出一點,Jim非常謹慎、厭惡風險,他很少再做核心業務的收購,生怕重蹈覆轍。直到Jim退休后,繼任者們紛紛開始大規模并購的嘗試。
      Jim的自傳我不到一小時就翻完了,書寫得非常老派,一堆管理思想和慈善的內容,實在乏善可陳。這大概就是Jim的穩健風格吧。

      九、先發優勢


      不知你注意到沒有,半導體設備公司傳統的拳頭產品(比如AMAT的Epi和PVD,TEL的Coater和Prober,LAM的Plasma Etch,ASM的ALD)經過長期演進到今天仍然在細分領域份額領先,這對習慣價格戰決勝的我們來說是不可思議的。
      原因并不是這類設備做得完美或對手做不出來,實際上大多數設備都有競品。特別之處在于,這些大廠做的絕對不僅僅是設備,更重要的是他們提供完整成熟的工藝流程和產線整合能力。
      先發優勢使得大設備廠能夠拍肚子保證,客戶投資上百億美元的晶圓廠能夠7x24正常運轉。這個對后來者來講太挑戰了,經常是求爺爺告奶奶才能白送設備來試用。
      晶圓廠應該算人類全部科技最最精華的集中:物理、化學、材料、電子、機械包括控制軟件等技術都需要尖端中的尖端。而這些設備和技術如何整合成穩定高效的生產線,工藝流程和產線服務是關鍵中的關鍵。

      AMAT是這其中最顯著的代表:悠久可靠的工藝流程,反周期大投入的研發和全球化布局的服務都是它重要的優勢。但是,越來越難預料的地緣政治,給整個行業的未來都增加了很大的變數。
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