Micronas

Micronas Oy oli suomalainen puolijohdevalmistaja, jonka perustivat Nokia Oy (siitä kirjain n yrityksen nimessä), Aspo Oy (kirjain a) ja Salora Oy (kirjain s) vuonna 1980 tavoitteenaan suunnitella ja valmistaa mikropiirejä pääosin omistajiensa käyttöön. Vuonna 1981 osakkeenomistajien joukkoon liittyi Outokumpu Oy, joka haki uutta suuntaa kaivos-/malminjalostustoiminnalleen. Puolijohteet oli yrityksessä havaittu erääksi tulevaisuuden suunnaksi, mikä realisoituikin myöhemmin toisessa muodossa, kun Okmetic Oy perustettiin.^[1]

Yrityksen alku ja tavoitteet

Micronas Oy lisensoi selvitysten jälkeen valmistusteknologiansa Yhdysvalloista, Kaliforniasta Micro Power Systems (MPS) Inc-nimisestä yrityksestä, jolla oli sekä molybdeenihilainen CMOS valmistusprosessi että bipolaariprosessi.^[2] Selvitystyöhön osallistuivat Nokian, Saloran ja VTT:n edustajat ja selvityksessä (ns. haavimiesprojekti) arvioitiin valittavan teknologian teknistä soveltuvuutta ja mahdollisen yrityksen kannattavuusedellytyksiä. Päätettiin lisensoida ja siirtää CMOS-prosessi, koska tavoitteena oli toteuttaa sovelluskohtaisia, vähän tehoa kuluttavia niin sanottuja ASIC-piirejä.^[3] Sitra rahoitti selvitystyötä ja sitä seurannutta valmistusteknologian siirtoprojektia USA:sta Suomeen.^[4]

Teknologia ja teknologiasiirron toteutus

MPS Inc. oli vuonna 1971 pääosin japanilaisen kellovalmistaja Seikon rahoituksella perustettu yritys. MPS:n molybdeenihilainen CMOS-valmistusprosessi mahdollisti pienen tehonkulutuksen ja soveltui erittäin hyvin analogisten ja analogis-digitaalisten piirien toteutukseen.^[5] Valmistusprosessi mahdollisti transistorien lisäksi ohutkalvovastukset ja -kondensaattorit. Kondensaattorit voitiin sijoittaa tarvittaessa MOS-transistorien hilojen (engl. gate) päälle piin pinta-alan säästämiseksi. Vähän tehoakuluttavissa ja kohinaoptimoiduissa CMOS-piireissä kondensaattorien ja vastusten osuus toteutuksen vaatimasta pinta-alasta saattaa olla merkittävä ja siksi valittu teknologia tarjosi selvän kilpailuedun analogis-digitaalisissa sovelluksissa. Valmistusteknologian pienin viivanleveys oli 2–5 mikrometriä, mikä edusti tyypillistä ASIC-teknologiatasoa vuosina 1982–1986.^[6] Nokia kertoi v. 1984, että kotimainen mikroprosessori ADA-kielelle olisi mahdollista toteuttaa Micronas Oy:n valmistusteknologialla.^[7]

Lisensointiprojekti MPS:ltä Micronasille toteutettiin "tiedonkanto"-tyyppisesti siten, että Micronas Oy lähetti vuosittain 10 valmistusprosessi- ja integroitujen piirien suunnitteluasiantuntijaa Yhdysvaltoihin vuodeksi.^[8] Yhdysvalloissa ja Suomessa suunnitellut piirit voitiin toteuttaa aluksi Yhdysvalloissa MPS:n valmistuslinjalla Suomeen rakennettavan prosessointilinjan valmistumiseen saakka.^[9]

Suunnitteluosasto Suomeen

Vuonna 1983 Micronas Oy:llä oli Suomessa integroitujen piirien suunnitteluosasto, jossa oli 14 suunnittelijaa. Osa henkilökunnasta oli kokeneita suunnittelijoita muun muassa Nokia Elektroniikasta ja Nokia Datasta.^[10] He olivat päivittäneet osaamistaan IC-suunnittelijoiksi Yhdysvalloissa. Teknillisessä Korkeakoulussa oli aloitettu integroitujen piirien suunnittelukoulutus v. 1981. Ensimmäinen TKK:n ja VTT:n yhteisesti järjestämä moniprojektipiiri(MPC)-kurssi (Finchip) tutkijoille ja teollisuuden suunnittelijoille toteutui samana vuonna, joten perusteet hallitsevia osaajia oli saatavana. Micronas Oy:ssa suunnittelutyökaluna oli alusta alkaen muun muassa teollisuusstandardiksi muodostunut GE-Calma-työkalu.^[11] Sen tuottamia tiedostoja voitiin siirtää suoraan maskinvalmistukseen esimerkiksi Yhdysvaltoihin, Englantiin tai Sveitsiin ns. GDSII-formaatissa^[12] ja maskit edelleen sieltä valmistukseen Yhdysvaltoihin ja myöhemmin tehtaan valmistuttua Suomeen.

Tehdas käyntiin

Micronas Oy:n tiedonsiirtoprojektin ja piirien valmistustehtaan kokonaiskustannuksiksi arviointiin nousevan 50–60 miljoonaa Suomen markkaan (v. 1984).^[13] Se vastasi n. 20–25 miljoonaa Euroa v. 2023 kustannustasossa.^[14],^[15]

Kun CMOS-piirejä valmistava tehdas käynnistyi Espoossa vuonna 1986 oli yrityksellä tuotteita, valmistusprosessi, koulutettua henkilökuntaa, suuri asiakas Nokia sekä Yhdysvalloissa samaa valmistusprosessia tarjoava, IC-piirejä valmistava MPS Inc ns. kakkosvalmistajana. Lisäksi samaa valmistusteknologiaa oli saatavana Japanista, Seikon yritysryhmään kuuluvasta Nippon Precision Circuits (NPC)-nimisestä yrityksestä.^[16]

Tehtaan käynnistyessä yrityksessä työskenteli 100 henkilöä ja yrityksen omistivat Nokia (51 %), Outokumpu (25 %), Kone (11 %), Aspo (5 %) ja Seikon omistama MPS Inc (8 %). Investoinnin arvioitiin v. 1986 kohoavan vuoteen 1990 mennessä 100 miljoonaan Suomen markkaan.^[17] Se vastasi v. 2023 tasossa n. 38 miljoonaa Euroa.^[14]

Nokia Cityman 150 NMT-puhelimen (v. 1991) äitilevyn osa, jossa kaksi Micronas Oy:n ASIC-piiriä merkittynä NMP-koodilla. Asiakaskohtaiset piirit merkitään kotelointivaiheessa asiakkaan tuotannossa ja logistiikassa tarvitsemilla merkinnöillä tarvittaessa. Merkinnöillä on myös mahdollista suojata piirien alkuperä ja vaikeuttaa kilpailijaseurantaa sekä mahdollistaa saman piirin valmistuttaminen eri tehtaissa/valmistajilla muuttamatta järjestelmätuotantoa tai logistiikkaa.

Micronasin valmistusprosessille suunnittelivat tuotteita muutkin kuin omistajayritykset muun muassa suomalainen ASIC-piirien suunnitteluyritys Fincitec Oy ja sveitsiläinen integroituja piirejä suunnitteleva yritys Crosstec Engineering AG.^[18]

Teknologiasiirtosopimuksen karikot ja patentointi

Koska integroitujen piirien laatu luodaan suurelta osin valmistuksen aikana, vaadittiin Micronas Oy:n valmistusprosessin käynnitys- ja tuotantovaiheessa voimakasta panostusta laadun luontiin ja ylläpitoon. Tätä ei voitu suoraan kopioida USA:n tehtaalta, koska pienetkin erot käytetyissä kemikaaleissa, tarkastuksissa, laiteasetuksissa ja puhtaassa tilassa vaikuttavat integroitujen piirien kokonaislaatuun.^[19],^[20] Lisäksi Micronas Oy:n ja MPS Inc:n välisen teknologiansiirtosopimuksen immateriaalioikeuksia (ml. osallistujien kehitystyön tulosten käyttöoikeudet ja patentit) koskevat puutteet havaittiin siirtovaiheen päättyessä: tiedonsiirto oli kestänyt useita vuosia ja kehitystyötä oli tapahtunut molempien osallistujien toimesta.^[21] Tämä ns. "Micronas-case" toikin päivänvaloon immateriaalioikeuksien määrittelyn haasteet teknologiakehitys- ja tiedonsiirtosopimuksissa lisensoinnin aikana.^[22] Micronas Oy sai etuoikeuden yhteensä 17:ta patenttiin, joista 3 koski valmistusteknologioita ja loput 14 integroituja piiritoteutuksia.^[23]

Digitalisoituminen

Analogisen tekniikan vaihtuessa järjestelmissä digitaaliseen myös systeemi-integroinnin tekniset vaatimukset muuttuivat: piirien nopeudet vaativat pienenevää viivanleveyttä (MOS-transistorin hilan pituutta).^[24] Micronasin pääomistajat eivät pystyneet sitoutumaan tarvittaviin jatkoinvestointeihin teknologian ja valmistuskapasiteetin kehittämiseksi.^[25] Lisäksi yritys oli koko olemassaolonsa ajan ollut tappiollinen. Yrityksellä oli tuotannossa enimmillään 110 erilaista tuotetta.^[26]

Omistus siirtyy pääomasijoittajille

Vuonna 1992 sveitsiläinen integroitujen piirien suunnitteluyritys Crosstec Engineering AG osti pääosin ranskalaisten ja saksalaisten pääomasijoittajien rahoituksella Micronas Oy:n säilyttäen Micronas-nimen.^[18],^[27] Yritys nousi voitolliseksi jo kahden vuoden kuluttua omistajavaihdoksesta ja valmistettavien tuotteiden määrä pieneni 110:stä 40:een. Micronas Semiconductor GmbH-nimellä^[28] yritys listautui vuonna 1996 Sveitsissä Zürichin pörssiin.^[29] Seuraavana vuonna yritys osti myös kuluttajaelektroniikan integroituja piirejä valmistavan ITT Intermetallin Saksasta, ja nelinkertaisti näin liikevaihtonsa. Ennen kauppaa kolme neljäsosaa yrityksen liikevaihdosta tuli Nokia Oy:lle toimitettavista piireistä.^[30] Ostetun ITT Intermetallin CMOS-valmistuteknologian viivanleveys oli pienimmillään 0,5–1 mikrometriä, mikä mahdollisti muun muassa nopeampien piirien toteuttamisen kuin Suomessa sijaitsevalla CMOS-valmistuslinjalla.^[26]

Suomen toimintojen omistus palaa Suomeen, Micronas-nimi jatkaa maailmalla

Vuosi 1998 oli Micronas konsernille taloudellisesti raskas tuottaen tappiota n. 28,8 miljoonaa US dollaria.^[31] Vuonna 1999 Micronas Semiconductorin pääosin Suomen toiminnot (ml. Espoossa sijaitseva tehdas ja Skotlannissa oleva tuotetestausosasto) myytiin Suomessa toimivalle johdolle (management buyout, MBO), ja yritys jatkoi Suomessa nimellä MAS (Micro Analog Systems) Oy.^[32] Integroitujen CMOS-piirien, ja samalla teollinen CMOS-valmistus Suomessa loppui v. 2004 kilpailukyvyttömänä, mutta analogis-digitaalisten integroitujen piirien suunnittelutoiminta Suomessa jatkui mm. MAS Oy:n toimesta.^[33] Suomessakin suunniteltuja integroituja piirejä alettiin toteuttaa enenevässä määrin ulkomailla ns. valimoissa (engl. foundry) kulloiseenkin sovellukseeen parhaiten soveltuvalla valmistusteknologialla ja tarvittavalla viivanleveydellä.

Micronas-nimeä kantavan keskieurooppalaisen konsernin (Micronas Semiconductor Holding AG) talous koheni huomattavasti sen julkaiseman ensimmäisen sukupolven MP3-piirin myötä, joka oli ensimmäsenä toteutuksena voimakkaasti kasvavilla kuluttajamarkkinoilla, kun MP3 standardi alkoi yleistyä v. 1999.^[31],^[34] Aluksi yritys keskittyikin kuluttajaelektroniikan piireihin, mutta suuntautui v. 2009 alkaen autoteollisuuden tarvitsemiin piireihin ja antureihin.^[35],^[36] Japanilainen elektroniikkavalmistaja TDK saattoi vuonna 2016 päätökseen Micronas-osanimeä kantavan yrityksen oston jatkaen maailmanlaajuista toimintaansa TDK-Micronas nimellä.^[37]