Nel gergo dell'industria si chiama process control: ispezione e metrologia. Detto altrimenti, è la disciplina che trasforma una fabbrica di chip da esperimento costoso in impresa industriale, perché senza misura non esiste resa.
Le origini
KLA nasce dalla fusione, nel 1997, di due aziende della Silicon Valley: KLA Instruments, fondata nel 1975 da Ken Levy e Bob Anderson per ispezionare le maschere fotolitografiche, e Tencor Instruments, specializzata in misure di superficie e particelle. Le due mettono insieme le due metà dello stesso problema: trovare i difetti e misurare le strutture.
Da allora la crescita è stata quasi interamente organica, con un'eccezione rilevante: l'acquisizione nel 2019 dell'israeliana Orbotech, che ha portato l'ispezione nei circuiti stampati e nei display.
Cosa fa davvero
Tre categorie di strumenti, con posizioni di mercato molto forti in tutte.
- Ispezione dei wafer: sistemi ottici a banda larga ed elettronici a fascio, capaci di individuare difetti di dimensione atomica su una superficie di trecento millimetri, e soprattutto di distinguere quelli che uccidono il chip da quelli innocui.
- Metrologia: misura di dimensioni critiche, spessori, profili e — voce decisiva — overlay, cioè quanto ogni strato è allineato rispetto al precedente. Con decine di esposizioni sovrapposte, l'errore di allineamento è il primo nemico della resa.
- Ispezione delle maschere e controllo del reticolo, dove un singolo difetto si ripete su ogni chip esposto.
Attorno c'è un livello software di analisi dei dati che collega le misure alle cause di processo: è quello che rende difficile sostituire KLA anche quando un concorrente offre uno strumento equivalente.
La svolta AI
Il valore di KLA cresce con la complessità, e negli ultimi anni la complessità è esplosa su due fronti. Il primo è il transistor: strutture tridimensionali, nanofogli, alimentazione dal retro del wafer, decine di passaggi di patterning aggiuntivi. Il secondo è il packaging avanzato: quando si impilano più die e si collegano con milioni di micro-connessioni, ogni difetto costa non un chip ma un modulo intero, composto da componenti che valgono migliaia di dollari.
L'aritmetica è semplice: più alto è il valore del pezzo lavorato, più conviene ispezionarlo spesso. È per questo che nei rack AI la spesa in controllo di processo cresce più della spesa in macchinari di produzione.
Dove può rompersi
La quota di mercato altissima e i margini lordi da azienda di software rendono KLA un bersaglio naturale: Applied Materials e Hitachi spingono sull'ispezione a fascio elettronico, e diversi specialisti — israeliani soprattutto — attaccano segmenti verticali della metrologia.
Poi ci sono i due rischi che accomunano tutta la filiera: la ciclicità degli investimenti dei pochi grandi clienti, e le restrizioni all'export verso la Cina, che hanno ridotto una quota di ricavi che era arrivata a essere molto significativa.