Alles voor de volgende investeringsronde

In deel twee van het vraaggesprek met Mechatronica&Machinebouw gaat Mappers systeemarchitect Guido de Boer in op outsourcing voor startups en de technische horde die uiteindelijk te hoog bleek voor het lithografiebedrijf.

René Raaijmakers
2 juli

Hightech startups zitten vaak in een spagaat. Investeerders dringen aan om uit te besteden, maar sommige zaken zijn niet uit te besteden. Als de beslissing voor outsourcing eenmaal is genomen, dan wachten op dat vlak forse uitdagingen. De grootste ramp is de supplier die zegt: ‘Dat ga ik voor je maken’, en die zijn belofte vervolgens niet waarmaakt.

Guido de Boer leerde het bij Mapper door schade en schande. Zijn motto: kies nooit een supplier die belooft te leveren wat je vraagt. ‘Dan moeten alle alarmbellen afgaan. In de huidige maakcultuur kun je het beste degene kiezen die niet wil leveren wat jij vraagt. Die gewoon zegt: ‘Nee, dat ga ik niet doen.’ Dat deden wij bij Mapper ook echt. Wij vroegen quotes aan en als een supplier dan zei: ‘Je bent helemaal gek, dit kan niet: die levertijd en voor dat geld’, dan gingen we juist met die mannen verder praten. Degenen die zeiden: ‘Ik doe het, ik kan het’, die lieten we juist links liggen. Dat is een zeer succesvolle strategie geweest.’

Guido de Boer: ‘We hebben geprobeerd meteen een hele mooie machine te bouwen. Dat zou ik zo nooit meer doen’

Dus als iemand direct ja zei, dan vertrouwde je het niet?

‘Als iemand binnen twee weken ja zei, dan vroegen we nog wel hoe hij dat ging doen. Als daar geen heel goed verhaal uit kwam, maar iets in de zin van ‘vertrouw ons maar’, dan was dat echt een rode vlag. Dan wist je 100 procent zeker dat het mis zou gaan. Bij ons gingen dan alle luiken dicht.’

Renishaw

Je bent daar wel eens ingetrapt?

‘Jazeker. Ik heb door schade en schande geleerd wat er kan gebeuren als je de vertrouwenskaart accepteert die iemand speelt. Er waren leveranciers die zeiden dat ze de oplossing al voor ons hadden. Als we dan vroegen om tekeningen, data en hoe vaak ze het al hadden gedaan, dan was het allemaal confidentieel. Later leerde ik: laat maar zitten. Ik ken ervaren managers bij grote semiconmachinebouwers die er precies zo over denken: als suppliers het niet willen laten zien, dan is het er niet.’

Maar als een toeleverancier zegt: dit is te moeilijk. We kunnen dat zeker niet binnen de gevraagde tijd?

‘Dan ga je vragen: waarom dan niet? En dan komen ze met een lijstje problemen waar je heel blij van wordt. Want in feite doe je dan de eerste verificatietest. Het draait bij moeilijke systemen om fast to fail, om heel snel heel veel fouten maken. Het is een regellus: heel snel een concept op papier zetten, laten testen, eisen uit afleiden, mensen vragen of ze die eisen kunnen halen. Als het niet kan: wat kan dan wel? Daarna doorloop je het opnieuw. Je moet plannen voor falen. Daarom vind ik agile en de fast-to-fail-filosofie in systeemengineering zo interessant.’

Risicovolle r&d

Startups staan voor wezenlijk andere uitdagingen dan volwassen oem’s. Dus verschilt hun uitbesteed- en inkoopstrategie. Gevestigde hightechspelers letten op zaken als margeverhoging, kostenbeheersing en nieuwe productgeneraties bij make or buy-beslissingen. Zij kiezen er vaak voor om onderscheidende technologie in eigen huis te ontwikkelen. Alles wat geen core is, kopen ze als standaard onderdeel in of ze laten het door anderen maken.

Aan die klassieke wijsheid hebben starters weinig. Zij moeten zich volgens De Boer concentreren op de essentie: op hoe ze steeds opnieuw een stap verder komen. Dat leidt tot andere prioriteiten in uitbesteden, engineering en r&d. ‘Je moet alle resources optimaliseren naar jouw overlevingskansen’, zegt hij. ‘Startups moeten slechts één investeringsstap vooruit kijken, alles uit de kast halen om de volgende investeringsronde te halen.’

De eerste vraag die ze daarbij moeten stellen, is: heb ik requirements waarvoor ik grenzen moet verleggen? Zijn die heel anders dan wat de rest van de wereld wil? Mapper moest aantonen dat het met duizenden parallelle bundels lithografie kon doen. ‘Daar moesten we dus echt grenzen verleggen’, kijkt De Boer terug. ‘We hadden daarvoor een datapad nodig van 14 terabyte per seconde aan informatie. Dat is best wel disruptief. Met die informatie moesten we on the fly een blanker-chip aansturen die 650 duizend elektronenbundeltjes individueel in of uit kon schakelen. Ook daarin is zeer veel effort gestoken.’

Hoe moeilijk het stellen van prioriteiten is en wat voor impact een keuze kan hebben, laat Mappers aanvankelijke focus op elektronenbronnen zien. Om elektronen voor 650 duizend elektronenlensjes te genereren, moest de bron een veel hogere stroom aankunnen dan commercieel beschikbare exemplaren. Daarom zagen ze bij Mapper deze technologie aanvankelijk ook als strategisch. ‘We wilden een hoge doorvoer halen en daar was een bron voor nodig van 100 milliampère. Dat is heel veel voor een elektronenbron.’

De startup kocht zelfs ip bij Philips om die hoge helderheid te halen. ‘Dat bleek later niet te werken. We hebben er uiteindelijk twee manjaren op stukgeslagen. Totdat we ons realiseerden dat we het ook met subbundels voor elkaar konden krijgen. Dat laatste kwam neer op engineering, niet op research. Het kwam bovendien overeen met onze strategie om zo min mogelijk risicovolle r&d te doen.’

‘Als suppliers het niet willen laten zien, dan is het er niet’

De Boers conclusie nu is dat Mapper in het begin te veel effort in elektronenbronnen heeft gestoken. ‘Achteraf gezien, was het niet per se noodzakelijk en ook niet verstandig om nieuwe source-technologie te ontwikkelen. We hadden in het begin best een meer standaard bron kunnen inkopen. Daar hadden we tot 2015 alles mee kunnen doen. Je kunt beargumenteren dat we daarmee strategische kennis zouden zijn misgelopen, maar wellicht hadden we dan meer aandacht gehad voor het project dat ons uiteindelijk de nek heeft gekost, de blanker.’

Het blijft kiezen of je op veel fronten een beetje vooruitgang kunt boeken of op minder fronten grotere winst bereikt, vat De Boer samen. Naast focus houden is het steeds de vraag of je iets essentieel nieuws moet doen. Iets dat op dat moment echt niet met bestaande technologie gedaan kan worden. ‘Alleen bittere noodzaak mag beslag leggen op je resources. Als bestaande technologie een factor twee minder optimaal is, dan is er dus geen bittere noodzaak.’

De volgende geldbak

Een andere breinbreker was de waferstage. Die liet Mapper door Schneeberger ontwikkelen en maken, maar achteraf gezien had de Delftse startup het eenvoudiger kunnen aanpakken. De drijvende kracht achter de ontwikkeling van een waferstage voor e-beam was het vermijden van magneetvelden die de elektronenbundels zouden kunnen verstoren. Schneeberger koos daarom onder meer kogellagers met titaan in plaats van ijzer. ‘Er zijn meer e-beammachines met kogellagers’, weet De Boer. ‘Dus dat bestond. We hebben uiteindelijk toch een redelijk standaard lineaire motor gebruikt waarvan we het magneetveld goed hebben ingepakt.’

Terugkijkend, zou hij het nog eenvoudiger doen. ‘Met mijn huidige ervaring zou ik die magneetveld-eis gewoon negeren. Wat zou er dan misgaan? Ik heb laatst op een systeem zitten rekenen waarbij een lineaire motor, dus eentje met magneten, een stage onder een sem bewoog. Zoiets kan, al moet je een beetje creatief zijn.’

Filosoferend: ‘Als je een jonge ingenieur bent, dan wil je alle problemen oplossen. Als je ouder bent, zeg je: als ik het nou eens niet oplos? Wat gebeurt er dan? Als ik voor de waferstage gewoon een standaard lineaire motor pak en die iets verder weg zet? Op die manier denk en doe ik nu veel meer. Gedoseerd negeren van risico’s, wat gaat er dan mis?’

Je weet dat er problemen opduiken, maar je negeert ze voorlopig?

‘Ja. En als het probleem al wel bestaat, dan los je het even niet op. Voor de eerste milestone accepteer je dat gewoon. Later heb je meer tijd en ga je het wel oplossen. Ik vind echt dat wij dat fout hebben gedaan. We hebben geprobeerd meteen een hele mooie machine te bouwen. Dat is prachtig, ook qua architectuur is het gelukt, maar het heeft te lang geduurd, dus ik zou het nooit meer zo doen.’

Als startup moet je gewoon zien te overleven, zegt De Boer. ‘Het gaat helemaal niet om de meest optimale weg, het gaat om overleven. Je moet bij de volgende investeringsronde komen. Per definitie is er weinig geld, tijd en managementfocus. Alles staat in het teken van de volgende investering. Dan kom je een stap verder: meer geld en meer klanten. Het gaat helemaal niet over de beste of meest efficiënte softwareontwikkelmethode. Reuse of commonality, het interesseert helemaal geen ene moer. Het gaat om de volgende geldbak. Die maakt dat je meer resources krijgt, harder kan ontwikkelen en sneller naar je klanten kunt.’

Waardevolle onderzoekscase

Mappers ontwikkelorganisatie, waarbij teams werden samengesteld rondom modules, betaalde zich uit bij de integratie. ‘Juist die fase verliep heel vlot, terwijl de samenvoeging van modules met de bijbehorende tests gewoonlijk een verzoeking is’, zegt De Boer. ‘Jarenlang bouwde iedereen modules, zonder dat er iets tastbaars op de vloer stond. Alles ligt eerst nog op labtafels en zit in doosjes. Dan opeens komen al die zaken bij elkaar en dan blijkt het gewoon te werken. Dat vonden mensen echt ongelooflijk.’

De integratie van geteste modules voor Mappers eerste e-beammachine tot een werkend geheel duurde slechts enkele weken. ‘Niet dat alles meteen perfect werkte, maar we hadden in elk geval geen gedoe met escalaties bij software, crashende stages of ondoordachte systeeminteracties’, verduidelijkt De Boer. ‘Er waren problemen, maar dat waren echte problemen ten gevolge van de interactie van elektronen met de blanker-chip. Dus geen problemen omdat interfaces niet goed waren afgesproken. Dat zorgde voor een omslagpunt bij onze aandeelhouders, maar ook onze collega’s.’

De machine deed het, al bleef de levensduur van de blanker-chip parten spelen. Dat Mapper met een werkende machine ten onder is gegaan, noemt De Boer ‘echt heel frustrerend’. Het lithografische instrument stitchte patronen met een fout kleiner dan 10 nanometer. Laurent Pain van Mappers lead customer Leti in Grenoble presenteerde afgelopen februari op de conferentie SPIE de resultaten – enkele maanden na het faillissement.

Pain liet zien dat de machine dankzij de modulariteit relatief eenvoudig was te upgraden en servicen. ‘Als je binnen in een e-beamsysteem moet zijn, dan moet je het schoonmaken en weer afpompen. Wij zetten in 2017 een totaal nieuwe blanker in de machine, doorliepen tests en konden een dag later belichten. Aan het eind van de dag ging de blanker op transport naar Leti in Grenoble, de volgende ochtend zat hij daar in de machine, de volgende avond hadden ze daar belicht en zestien uur later zagen we de sem-resultaten. Er gebeurden gewoon geen gekke dingen. We hadden het in de hand en dat was echt heel leuk’, blikt De Boer terug.

Technologisch gezien, heeft de ontwikkeling van de blanker-chip Mapper uiteindelijk een paar jaar vertraging opgeleverd en uiteindelijk de kop gekost. ‘We hebben dit onderschat’, meent De Boer. De blanker is een chip die duizenden elektronenbundels individueel op heel hoge snelheid kan afbuigen. Mapper koos Catena voor het ontwerp en TSMC voor de productie. Beide partners waren belangrijk. Catena als mede-investeerder en TSMC als potentiële klant. Uiteindelijk bleek de geavanceerde ic-technologie niet bestand tegen de afbuigende bundels die de structuren op de chips beschadigden.

Dit was zó kritiek, zegt De Boer, dat Mapper wellicht meerdere projecten parallel aan elkaar had moeten doen. ‘We hadden ook kunnen zeggen: we laten een aantal eisen in het begin even weg. Dan maar iets langzamer schakelen met iets grotere chips. Dan hadden we overigens ook een discussie met onze aandeelhouders gehad. We moesten immers tien wafers per uur doen. Maar ja, dat is natuurlijk allemaal een beetje achteraf.’

Om het hele project tot een goed einde te brengen en een blanker te ontwikkelen die wel zou voldoen, zocht Mapper in 2018 naar een extra financiering van 80 tot 100 miljoen euro. Uiteindelijk was er geen investeerder die voor dat bedrag wilde tekenen.

Waarom was dat bedrag zo hoog?

‘Van die 80 miljoen ging de helft naar de ontwikkeling van de blanker. Maar de rest was gewoon nodig om de bestaande organisatie en infrastructuur overeind te houden. Dat is echt heel vervelend. Je cleanroom draait en je moet ook de teams in stand houden die niet aan de blanker werken. Dat gaat knetterhard.’

De Boer maakt duidelijk dat Mapper een waardevolle onderzoekscase is en dat hij zijn ervaringen graag in een wetenschappelijk kader wil plaatsen. Daarover is hij inmiddels in gesprek met het High Tech Systems Center in Eindhoven. ‘We hebben elk jaar risicoanalyses gemaakt. Elk jaar een momentopname met hypotheses en onze inschatting van de eisen, risico’s en of we specifieke ontwikkelingen nodig vonden om de volgende milestone te halen. Je kunt dus met terugwerkende kracht methodes en hypotheses toetsen.’