Reading time: 9 minutes
Author:
Salland Engineering opent in april een nieuw testcentrum voor chips in Zwolle. Directeur Paul van Ulsen verwacht de komende jaren twintig tot dertig procent te groeien in testproductie. In gesprek over ondernemen in een weinig zichtbaar, maar cruciaal onderdeel van de halfgeleiderindustrie.
Hij test al ic’s sinds 1986, toen hij tijdens zijn hts-stage code schreef voor patroongeneratoren. Sinds hij vorig jaar PPM Oost en andere aandeelhouders uitkocht, is Paul van Ulsen volledig eigenaar van Salland Engineering. Met het afscheid van de geldschieters sloot Van Ulsen een turbulente periode af die kort daarvoor was geëindigd in een faillissement van Salland Software. Hij toont zich content. ‘Ik kan nu sneller en slagvaardiger stappen zetten.’
Met zijn ruim dertig jaar ervaring in de testwereld en na een stukgelopen avontuur in de automatisering van testfabrieken lijkt Van Ulsen geen spatje ondernemingslust te hebben verloren. Zijn nieuwste activiteit is productiematig testen voor Europese en Amerikaanse chipfabrikanten. Hij richt daarvoor momenteel een vijfhonderd vierkante meter grote productievloer in. Daarmee begeeft het kleine Salland zich op een markt waarop vooral Aziatische spelers actief zijn.
Voor nichemarkten ziet Van Ulsen echter ruimte om in deze tak van sport te groeien. Salland mikt niet op het segment waar de Aziaten heer en meester zijn – concurrentie op prijs in volumemarkten. Het wil vooral chipfabrikanten bedienen met kwaliteit, specialistische engineering en nabijheid. Van Ulsen denkt dat zijn bedrijf in testproductie de komende jaren twintig tot dertig procent kan groeien.
Pimpen
Salland Engineering vindt zijn oorsprong in de testtechnologie, een domein waar Advantest, LTX-Credence en Teradyne de dienst uitmaken. Samen pakken deze grote jongens negentig procent van de drieënhalf tot vier miljard grote markt voor automated test equipment (ate). Met 45 ontwikkelaars en een omzet van negen miljoen euro in 2017 moeten de Zwollenaren het vooral hebben van de innovaties en toegevoegde waarde die ze leveren.
Het gaat in de testtechnologie ruwweg om twee hoofdzaken. In eerste instantie leveren de Zwolse ingenieurs de kennis waarmee halfgeleiderfabrikanten een design valideren. Nadat is vastgesteld dat het chipontwerp voor honderd procent correct is, kunnen de volumetests starten. Dit is de tweede stap en die betekent slimme methodes bedenken om chips zo snel mogelijk door een testfabriek te jagen. ‘We spreken van test coverage’, zegt Van Ulsen. ‘Het mag niet te lang duren en niet te veel kosten. Anders worden de mobiele telefoons en auto’s gewoon te duur. Dat is een blijvend spanningsveld: de goede balans te vinden tussen kwaliteit, doorloopsnelheid, capaciteit en uiteindelijk kosten.’
Dat spanningsveld levert wel intellectuele uitdagingen, want op de proppen komen met een strategie om chips te testen, is puzzelen en out of the box denken. Met goedkoop en betrouwbaar als uitgangspunten. ‘Goede teststrategieën stellen hoge eisen aan hardware en software. Het gaat altijd om die combinatie. Dat is ook precies waar we goed in zijn: die disciplines beheersen en met verstand van firmware tot een totaaloplossing komen. De combinatie hardware-software moet optimaal zijn. Onze mensen hebben dan ook affiniteit met beide. Onze softwaremensen hebben ook firmware- en hardwarekennis. Andersom hebben onze elektronica-ingenieurs verstand van software. Het gaat om het samenspel.’
Chipfabrikanten ontwikkelen hun testtechnologie van oudsher zelf. Ze schakelen Salland Engineering vooral in voor testinnovatie en bij gebrek aan capaciteit. Maar het Zwolse bedrijf bedient ook de grote ate-leveranciers. De testcellen die Advantest, LTXC en Teradyne op de markt brengen – met prijskaartjes van zevenhonderdduizend tot twee miljoen dollar – gaan vijftien tot twintig jaar mee en moeten daardoor steeds van de nieuwste technologie worden voorzien. Noem het pimpen op hoog niveau. Van Ulsen: ‘Chiptesters werken feitelijk met de technologie van eergisteren, maar testen componenten van overmorgen. Ze lopen altijd achter met testtechnologie.’ De ate-apparatuur genereert analoge en digitale signalen, maar er zijn ook voedingen en testprocedures nodig. ‘Die verzorgen wij. Ate-leveranciers stellen daarvoor hun softwareomgeving open.’
Als voorbeeld laat Van Ulsen een complexe printplaat boordevol halfgeleiders en koelvinnen zien. ‘Om de kosten laag te houden, testen we heel veel parallel. Complexe chips met vier tegelijk en eenvoudige met wel honderd of tweehonderd tegelijk. Daar heb je dit soort high-density instrumenten voor nodig. Deze heeft 72 kanalen waarmee evenzoveel componenten tegelijkertijd kunnen worden voorzien van spanning.’
Blijvend goed
Paul van Ulsen deed hts elektrotechniek met als specialisatie computerkunde. Na zijn stage bij Rood Testhouse bleef hij daar zes jaar werken als testapplicatie-engineer. Na het faillissement van Rood stapte hij in 1992 met vier collega’s over naar Salland Engineering. Enkele maanden daarvoor waren twee oud-Rood-medewerkers bij dit bedrijf gestart met een focus op mechatronicaontwikkeling. De vijf ingenieurs bleken een aanwinst. Salland Engineering kon ze meteen inzetten voor een ruim uurtarief bij klanten. Dat gaf het jonge bedrijf een vliegende start, maar zorgde er tevens voor dat de koers verschoof naar het leveren van testtechnologie en testservices voor chips.
In de zes jaren die volgden, kreeg Van Ulsen naast zijn testapplicatiewerk steeds meer klussen op zijn bord, van personeelszaken tot opleiden en verkoop. ‘Dat werd uiteindelijk een beetje te veel van het goede’, lacht hij. ‘Toen ben ik verdergegaan op de commerciële toer en businessdevelopment gaan doen.’ Rond 2000 voegde hij zich bij de directie.
In de chipwereld is Van Ulsens technische achtergrond een blijvend goed. ‘Het zorgt ervoor dat ik me gemakkelijk in de klant kan verplaatsen’, zegt hij in een interview op de website van de regionale investeringsmaatschappij PPM Oost. ‘Ze zien me in het begin toch vooral als een verkoper. Maar als ik dan een paar vragen stel, blijk ik toch veel van de materie te weten. Dat verwachten ze niet.’
Kort na 2000 splitsten de mechatronica- en niet-testgerelateerde activiteiten af als Salland Electronics. Salland Engineering en Salland Electronics opereerden sindsdien volledig onafhankelijk van elkaar, maar werken nog wel nauw samen. Van Ulsen: ‘We hebben nog steeds een sterke band. Wij ontwikkelen onze testborden in eigen huis, maar zij springen bij als dat nodig is. Zowel met productie als ontwikkeling. Als wij mensen te veel hebben, dan ruilen we uit met Electronics en omgekeerd.’ In 2001 deed Van Ulsen een managementbuyout met zijn twee directie-collega’s, waarna hij zelf de rol van ceo ging vervullen.
Te vroeg
Met ruim twintig jaar ervaring in de ic-testwereld stapte Van Ulsen zeven jaar geleden in een nieuw avontuur. Al enige tijd zag hij in de automatisering van testfabrieken een gat in de markt. Salland deed voor klanten al klussen om in testfabrieken de data goed te managen en apparatuur efficiënter te laten lopen. Toen in 2011 de mogelijkheid zich voordeed om de softwarebedrijven Pintail en Compat over te nemen, leek het een inkoppertje.
Pintail leverde realtime adaptieve testtechnologie aan grote halfgeleiderfabrikanten. Salland had al enkele jaren een strategische alliantie met het bedrijf uit Austin. Het Helmondse Compat maakte softwareoplossingen voor wafermap-opslagsystemen en automatisering in de halfgeleiderindustrie. Van Ulsen zag zijn kans schoon en lijfde de twee in met onder meer een investering van PPM Oost. Salland leek daarmee alle benodigde technologie in handen te hebben om een geheel nieuwe markt te gaan ontwikkelen.
De ambitieuze directeur ging met de zeventien software-engineers van Pintail en Compat verder onder de naam Salland Software en gaf vol gas met de nieuwe activiteit. Drie jaar later moest hij echter de handdoek in de ring gooien en faillissement aanvragen. ‘We waren de markt te ver vooruit’, zegt hij daar nu over. De testindustrie was nog niet toe aan de volgende automatiseringsslag. Er was gewoon te weinig draagvlak bij het hogere management.’
In meer detail: ‘Je praat over een automatisering van totale fabrieken op verschillende locaties van chipmultinationals in meerdere landen. Daarvoor moet je echt draagvlak in het topmanagement hebben. We hadden een installed base, klanten die ermee werkten. We hadden ook redelijk wat middelen, maar op een gegeven moment hadden we toch onvoldoende kasstroom om, inmiddels, dertig hoogopgeleide ingenieurs te kunnen blijven betalen. Grote orders lieten te lang op zich wachten. We konden het niet langer uitzitten.’
Van Ulsen is ervan overtuigd dat zijn visie goed was, maar dat hij te vroeg was. ‘De markt was gewoon nog niet klaar. Op dit moment proberen twee hele grote partijen om dit soort software aan de man te brengen, maar volgens mij verdient nog niemand er geld mee. Ik denk dat het een gebrek is aan aandacht van het hogere management. De grotere chipfabrikanten en foundry’s kunnen hier echt veel geld mee besparen.’
Serdes, mems, fotonica
Voor Salland Engineering is het niet realistisch om met productietests te groeien tot Aziatische proporties. Maar in de markt voor high-end componenten zoals zeer complexe digitale en mixed-signal chips is er ruimte. Klanten zijn met name gespecialiseerde Europese partijen, al bedient Salland in Zwolle ook al een partij uit San Diego. Behalve om leveranciers van complexe chips voor de automotivemarkt gaat het om relatief kleine series voor bijvoorbeeld de machines van ASML of radarsystemen van Thales.
Interessant zijn de serdes-chips (serialisatie/deserialisatie), die de omvangrijke informatiestromen in datacentra verdelen over de servers en aan het einde weer omzetten naar een seriële bitstroom voor de glasvezel. Deze markt vraagt de meest geavanceerde chips met datasignalen van dertig gigabit per seconde en hoger en die kan Salland Engineering testen en valideren. De meeste chips die het in Zwolle test, komen uit Europese fabrieken. Maar er arriveren ook ic’s uit de grote Taiwanese foundry’s – de ontwerpen zijn dan meestal afkomstig van fabless-spelers uit Europa.
De expertise om op frequenties van tientallen gigahertz te kunnen testen, komt van pas in enkele opkomende markten waarop Salland Engineering de ogen heeft gericht. Het ontwikkelt momenteel geautomatiseerde testoplossingen voor micromechanische componenten en fotonica. Mems-chips zoals versnellingsopnemers voor airbags of chipgebaseerde gyroscopen worden op dit moment nog getest door ze fysiek te stimuleren met een versnelling of rotatie. ‘Die componenten willen we volledig elektrisch gaan testen en valideren, dus met een signaal prikkelen en hun reactie meteen terugmeten’, zegt Van Ulsen. ‘Daarmee kunnen we de productiekosten minimaal halveren.’
Om de technologie voor mems en fotonica in het testproductiecentrum in Zwolle te kunnen inzetten, bestudeert Salland Engineering met de Universiteit Twente de mogelijkheden om een testtechnologielab op te zetten. ‘Als we voor mems en fotonica straks de meetinstrumenten willen maken, dan moeten we het naar een hoger plan tillen. We zien graag dat andere partijen in Nederland zich aansluiten’, aldus Van Ulsen. Hij ziet brood in de markt, omdat het om een aanzienlijke technische uitdaging en interessante projecten gaat, waarbij Salland met zijn innovatieve team een onderscheid kan maken. ‘Naar nieuwe technologieën is vraag, zeker als je vooroploopt in de markt, dat hebben we al diverse malen laten zien.’
Schiet het een beetje op met fotonica?
‘Het is nog ver weg. Mems is dichterbij. Het vormt inmiddels een deel van het fundament onder het internet of things, al zal het een jaar of drie, vier nodig hebben tot er echt grote volumes gaan lopen. Vergelijk het met bluetooth. Het heeft ook best lang geduurd voordat dat in grote volumes naar de markt ging. De huidige generatie mems-chips wordt bij het testen nog fysiek gestimuleerd. Het testen is allemaal maatwerk. Maar je krijgt steeds meer geïntegreerde oplossingen waarbij fabrikanten de mems-sensor met een microcontroller en een draadloze verbinding in één standaard semiconductorproces maken. Dan gaat het pas echt lopen en ontstaat er een duidelijke mogelijkheid om kosten te besparen door het helemaal elektrisch te testen.’
Hoe ver zijn jullie daarmee?
‘We ontwikkelen de technologie, maar het is ook een kwestie van timing. Je ziet al enkele fabrikanten met mems-testers, maar ook die kunnen nog geen complexe applicatiespecifieke chips met geïntegreerde mems-functionaliteit aan. Onze technologie zit op dit moment dichter bij een laboratoriumopstelling met meetapparatuur dan een echt complete mems-tester. Maar we hebben de technologie beschikbaar en we kijken naar het juiste moment voor marktintroductie. We praten daar ook al over met klanten. Mijn inschatting is dat het nog een of twee jaar duurt voordat de markt echt rijp is. De komende twee jaar zetten we dus in op ontwikkeling.’
Nieuwe testoplossingen bedenken betekent grofweg een meetkanaal opbouwen en een meetinstrument ontwikkelen. ‘We moeten dan een ontwerp maken, een printplaat erbij, firmware voor fpga’s ontwikkelen en daarna de boel valideren. We moeten zorgen dat het instrument vandaag dezelfde meetwaardes geeft als over twee jaar en dat systeem een net zo test als systeem honderd. Valideren kost daardoor zelfs twee keer meer tijd dan ontwikkelen.’
Dat doet denken aan je avontuur in de testautomatisering, dus opnieuw de markt overtuigen?
‘Het is inderdaad een evangelisatieslag en klaarstaan op het moment dat de markt gaat investeren. In de fotonica ligt de horizon verder. We zitten daar niet stil, maar we hebben nog wel een paar jaar de tijd om richtingen voor testoplossingen te bedenken. We zullen dit of volgend jaar met proof of concepts komen en daarna gaan we ook naar productiewaardige testoplossingen. De komende tijd gaan we op zoek naar partners om dit samen te realiseren.’
