בחודש דצמבר השנה ציינו את יום ההולדת ה- 75 של הטרנזיסטור. היו אלה וולטר בראטיין וג'ון ברדין אשר שינו לעד את מסלולה של האלקטרוניקה המודרנית כאשר הציגו לראשונה במעבדה, ב-16 לדצמבר 1947, את טרנזיסטור המגע הנקודתי. הטרנזיסטור, אשר בהמשך עבר מקצה שיפורים על-ידי וויליאם שוקלי, בזרוע הפיתוח של חברת הטלפונים 'מעבדות בל', היה יעיל ואמין באופן ניכר משפורפרות הריק שקדמו לו. ב-1958 המציא ג'ק קילבי את השבב שפותח על בסיס הטרנזיסטור ואשר הגלגול המודרני שלו יכול כיום להכיל עשרות מיליארדים של טרנזיסטורים. כל הארבעה זכו בפרסי נובל.
שבבים במברשת שיניים
טכנולוגיות חדשניות בתחומים של מחשוב ענן, ביג דאטה, בינה מלאכותית, מובייל, מכשור רפואי או כלי רכב חשמליים דורשות כוח מחשוב הולך וגובר וממשיכות להאיץ את ענפי המוליכים למחצה והמיקרו-אלקטרוניקה. "כך לדוגמא ב- 2030 45% מעלות הייצור של הרכב האוטונומי תהיה מושקעת באלקטרוניקה", אומר אריק גורדון, סמנכ"ל אסטרטגיה וצמיחה של חטיבת ה- EPC ב- KLA.
"הזיכרונות והמעבדים הראשונים פותחו בשנות ה- 70' של המאה שעברה ויבמ היתה בין החברות הראשונות שייצרו מחשבים לעסקים. הראשונים להשתמש במחשבים, באותן שנים, היו משרדי הממשלה, צבא וגופים כמו נאס"א", מזכיר אורי תדמור, נשיא KLA ישראל. "המעבד הראשון של אינטל, שיוצר ב-1971, הכיל 2,300 טרנזיסטורים בגודל של עשרה מיקרון, והשתווה בכוח המחשוב שלו למחשב הראשון שנבנה ב-1946 ומילא חדר שלם. לשם השוואה, המעבד M2, אשר אפל השיקה השנה, כבר כולל 20 מיליארד טרנזיסטורים, בטכנולוגיה של חמישה ננומטר. שבבים מתקדמים מיוצרים בעזרת מערכות הבקרה והמדידה של KLA".
בשנות ה- 80' של המאה-20 החל ייצור המוני של מחשבים ביתיים וקונסולות משחקי וידאו ביתיות. "הפי.סי של יבמ והמקינטוש של אפל נכנסו לשוק, ובאנגליה חברות כמו סינקלייר ייצרו מחשבים ביתיים זולים יותר אשר נמכרו בכל אירופה וגם בישראל", מספר תדמור.
שנות ה- 90' הביאו איתן שתי מהפכות טכנולוגיות: רשת האינטרנט שיצאה מגבולות האקדמיה והפכה לנחלת הכלל, וההתרחבות של השימוש בטלפונים הסלולרים כגון אלה שפותחו לראשונה על-ידי חברת מוטורולה. למעשה, כל מהפכה טכנולוגית שהתרחשה מאז המצאת השבב נפתחה בשאלה: "האם יש לנו שבבים שמאפשרים זאת?" והשפיעה על גידול בכוח המחשוב ועל צורך עולה בשבבים. "היום השבבים נמצאים בכל מקום, לא רק במחשבים, אלא גם בשעונים חכמים, מכשור רפואי או מכוניות חשמליות. גם במכונת הכביסה ובשואב אבק, ואפילו במברשת השיניים החשמלית שלכם או במנורת שולחן", מציין תדמור.
במרכזי הייצור של תעשיית המוליכים למחצה בונים את השבבים על גבי פרוסות סיליקון. אולם, כדי לבנות מערכת אלקטרונית פונקציונלית יש צורך ברכיבים נוספים, פאסיביים ואקטיביים, שהם קריטיים לעבודה שלה לא פחות מן השבב המתקדם, כמו לוחות מעגלים מודפסים. "ישנם הרבה רכיבים שמבוססים על מוליכים למחצה ועל טרנזיסטורים גדולים יחסית, שיש להם אמינות מוכחת", מסביר גורדון. "לדוגמה, אחד הרכיבים הקריטיים במכונית החשמלית הוא בקרת המנוע והיעילות שלו המשפיעה על טווח הנסיעה של הרכב. רכיבים אלה בנויים דווקא על גבי פרוסות העשויות מסיליקון קרבייד, חומר שמאפשר מיתוג יעיל בזרם גבוה וטמפרטורה גבוהה. "אם ברכב בשנות ה-70' היתה מעט מאד אלקטרוניקה, בעיקר ברדיו, הרי שברכבים של היום ניתן למצוא שבבים רבים הרבה יותר - ובנוסף, גם חיישני רוורס, חיישני התנגשות ובלימת חירום, מצלמות ועוד".
השבב כמשאב חיוני
משבר הקורונה חידד את התלות בשוק האסייתי, הביא את הנשיא ביידן להכריז על השבב כעל משאב חיוני ולחוקק את חוק השבבים והמדע. החוק נועד לעודד השקעות של מאות מיליארדי דולרים בענף המוליכים למחצה במגזר הפרטי ברחבי המדינה, כולל ייצור חיוני למגזר הביטחוני. גם באירופה, במדינות כמו אנגליה וגרמניה, הממשלות החלו להקצות תקציבים להקמת מרכזי ייצור חדשים.
עוד במסגרת חוק השבבים התחילה ארה"ב לעודד חברות ממזרח אסיה להקים מרכזי ייצור חדשים בשטחה, כמו TSMC הטיוואנית, אשר לאחרונה הודיעה על הגדלת ההשקעה שלה לסך 40 מיליארד דולר בהקמת מרכז ייצור מתקדם לשבבים באריזונה, המיועד לייצור שבבים בגודל של חמישה ננומטר ופחות. "דוגמה נוספת למגמה העולמית להקמת מרכזי ייצור לשבבים אפשר למצוא בהודו אשר התחילה להשקיע בנושא," מוסר תדמור. "על רקע הניסיון לשקם ולפתח מחדש את תעשיית המוליכים למחצה במערב, התחזיות מלמדות, כי מפת ייצור השבבים העולמית עומדת להשתנות".
מתמודדים עם אתגרי המזעור: More than Moore
תעשיית המוליכים למחצה מתמודדת כל העת עם הצורך במזעור, אולם בשנים האחרונות רווחת התפיסה, כי ההתממשות של חוק מור תפגוש את קצה גבולות הפיזיקה בעשור הקרוב. על רקע זה מתפתחות שיטות חדשות להתמודד עם הצורך העולה בכוח מחשוב, ומתכנסות תחת הסיסמה: More than Moore. "על מנת להתגבר על אתגרי המזעור, מדענים עובדים היום גם על פיתוח של טכנולוגיות חדשניות של שבבים, כמו למשל כאלו המבוססות על אופטיקה ואור במקום אלקטרונים. אולם כדי שהתחום הזה יקבל תאוצה ויפרוץ קדימה יש צורך להתאים את הציוד הקיים לייצור שבבים בטכנולוגיות אלו", מבהיר תדמור.
דרך נוספת להתמודד עם אתגר המזעור טמונה במגמת המארזים המתקדמים (Advanced Packaging). "טכניקת המארזים המתקדמים מאפשרת הדבקה של שתיים- שלוש פרוסות סיליקון זו לזו ואף בנייה לגובה של שבבים בודדים, ברמה של מאות שכבות, זו על גבי זו. המבנה הרב–קומתי מאפשר ליצור פתרונות שמתבססים על אופטימיזציה של מספר טכנולוגיות יחד. כך ניתן להרכיב על גבי פרוסת הסיליקון רכיבים שונים, כגון רכיב זיכרון, מעבדים ואחרים", מוסיף נשיא KLA ישראל.
גבול המזעור משפיע גם על ענף המעגלים המודפסים, ובמיוחד על יחידות ה-IC Substrates, המהוות שכבה המחברת בין השבבים ללוחות המעגלים המודפסים. "אם בעבר כל יחידה כזאת חיברה שבב אחד ללוח, הרי שהיום באמצעות טכנולוגית המארזים המתקדמים, עברנו מארכיטקטורת דו-מימד לתלת-מימד, וכל יחידה יכולה להכיל מספר שבבים מסוגים שונים (זיכרון, לוג'יק, אנטנה וכדומה), המודבקים זה על גבי זה ויוצרים מעגל מודפס שניתן לדמות לעיר חכמה, עם פונקציונליות מאד גבוהה," מסביר גורדון. "המארזים המתקדמים משמשים היום מרכזי נתונים ושרתי 5G ומשפרים עד מאד את הביצועים בתחומים המצריכים העברת כמויות גדולות של דאטה במהירות גבוהה. בעתיד, אנו צופים כי יחידות מתקדמות יותר ישולבו גם במחשבים שולחנים, מחשבים ניידים, ברכב האוטונומי ועוד".
לסיכום, חשוב לומר כי בהתאם לרוחות המנשבות בארה"ב ובאירופה גם ישראל צריכה לשמור את ההובלה שלה בתחום ההיי-טק ובתחום השבבים. לישראל יש תפקיד משמעותי בתעשיית האלקטרוניקה והמוליכים למחצה ובארץ יש מספר חברות הפועלות בתחום. על מנת לשמר את היתרון היחסי ואף להאיץ את הצמיחה כדאי שהממשלה הנכנסת תיתן על כך את הדעת ותמשיך לתמוך בתעשייה הישראלית.
מיקום גבוה ברשימת המעסיקים הכי טובים
KLA, אשר נמנית על חברות ה- Fortune 500, מפתחת ומייצרת מערכות בקרה ומדידה לתעשיית המוליכים למחצה והמיקרו-אלקטרוניקה. השנה נכנסה החברה למקום ה-38 מתוך 400 ברשימת המעסיקים הכי טובים של המגזין פורבס, ואף נכנסה לרשימת החברות הידידותיות ביותר כלפי נשים, אף היא של פורבס.
שנת הקמה: 1976
הקמת KLA ישראל: 1986
מטה החברה: מילפיטאס, קליפורניה
אתרים בישראל: מגדל העמק, יבנה
מספר עובדים בישראל: 1,900
הכנסות לשנה פיסקלית 2022: מעל תשעה מיליארד דולר
בשיתוף KLA
