最(zui)近幾年來受益于國(guo)產替代(dai)，半(ban)導(dao)體發(fa)展火熱(re)，處(chu)于半(ban)導(dao)體領域的(de)(de)各個賽道都水漲(zhang)船高。過去相對(dui)邊緣的(de)(de)半(ban)導(dao)體工業(ye)(ye)(ye)軟件開始(shi)走進大(da)眾(zhong)的(de)(de)視(shi)野。從一(yi)(yi)開始(shi)的(de)(de)EDA軟件被禁，到(dao)今年大(da)疆(jiang)Figma軟件被禁，越發(fa)凸顯了(le)軟件之(zhi)于半(ban)導(dao)體的(de)(de)重要性。EDA是設計端的(de)(de)核心軟件，而另外(wai)一(yi)(yi)大(da)半(ban)導(dao)體工業(ye)(ye)(ye)軟件系(xi)統CIM，則是制造端的(de)(de)重要軟件，近來也(ye)成為(wei)業(ye)(ye)(ye)界(jie)關注的(de)(de)焦點，國(guo)內陸續(xu)浮現出了(le)不(bu)少新老玩家。
CIM（Computer Integrated Manufacturing，計(ji)算(suan)機集成制造(zao)）的(de)(de)(de)概(gai)念是(shi)由Joseph Harrington博士在(zai)其1974年發表的(de)(de)(de)書中提出(chu)的(de)(de)(de)，CIM是(shi)一種組織、管理與(yu)運行企業生產(chan)的(de)(de)(de)工(gong)具(ju)。CIM通過創建自動(dong)化(hua)制造(zao)流程的(de)(de)(de)能力(li)，將人工(gong)參與(yu)度降低到(dao)最少，交由計(ji)算(suan)機來處理，加快(kuai)制造(zao)速度，而且更(geng)不(bu)容易出(chu)錯，在(zai)半導(dao)體(ti)領(ling)域，CIM主要是(shi)部(bu)署在(zai)半導(dao)體(ti)晶圓制造(zao)以(yi)及先(xian)進封測(ce)工(gong)廠內部(bu)的(de)(de)(de)生命級軟(ruan)件系統(tong)，從信息的(de)(de)(de)收(shou)集、分(fen)析(xi)、決(jue)策，到(dao)包括二次分(fen)析(xi)、大(da)數據model的(de)(de)(de)預測(ce)性分(fen)析(xi)、給出(chu)決(jue)策意見，都可由CIM系統(tong)完成。
而CIM系(xi)(xi)統又由數十種軟件系(xi)(xi)統組成，如(ru)制(zhi)造執(zhi)行(xing)系(xi)(xi)統MES、設備(bei)自(zi)動化(hua)EAP、先(xian)進制(zhi)程控(kong)制(zhi)APC、配方(fang)管(guan)理(li)系(xi)(xi)統RMS、設備(bei)失效偵測與(yu)分類FDC、良(liang)率(lv)分析控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統YMS、質(zhi)量管(guan)理(li)系(xi)(xi)統QMS、設備(bei)保養系(xi)(xi)統PMS、工程運行(xing)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統FMC、遠程控(kong)制(zhi)管(guan)理(li)系(xi)(xi)統RCM、實時調度系(xi)(xi)統RTD、自(zi)動排產系(xi)(xi)統APS等。
在整個CIM系統中，尤以MES最為核心。MES被(bei)喻為芯片制(zhi)造(zao)的(de)“大腦(nao)”，控制(zhi)和(he)管(guan)理芯片制(zhi)造(zao)的(de)全過程，通俗的(de)來說，MES系統(tong)主(zhu)要(yao)功能就是(shi)解決“如何(he)生產”的(de)問題(ti)。
但除了MES之外，被譽為“設備管理大師”的設備自動化EAP系統，也(ye)是晶(jing)圓廠中最關鍵的系(xi)(xi)統(tong)之一。EAP系(xi)(xi)統(tong)是MES與設備(bei)的橋梁，它對生產(chan)線的機(ji)臺進(jin)行實(shi)時監控(kong)，所有的生產(chan)數據和(he)機(ji)臺營運狀態等都是通過EAP系(xi)(xi)統(tong)來收集，EAP將這(zhe)些數據傳(chuan)送給MES、AS等服務器(qi)對應的數據庫，然(ran)后MES再對這(zhe)些數據進(jin)行指(zhi)揮(hui)控(kong)制。所以EAP也(ye)是工廠實(shi)現自動化(hua)必不可少的控(kong)制系(xi)(xi)統(tong)。
再就是，隨著晶圓日趨增大和關鍵尺寸的不斷縮小，晶圓來到12英寸，原來的統計制程控制（SPC）已經不能適應12寸量產線的質量控制要求，先進制程控制（APC）成為(wei)不可(ke)或缺的(de)(de)關鍵系統。APC主要負責采集(ji)包括產(chan)品(pin)、工(gong)藝、設備、技術平臺等(deng)相關的(de)(de)歷史數據，實時調整(zheng)生(sheng)產(chan)工(gong)藝配方的(de)(de)參數，以達(da)到控制(zhi)制(zhi)程質量、提(ti)高產(chan)品(pin)良率的(de)(de)目的(de)(de)。
但(dan)如同芯片一(yi)樣，CIM/MES軟件(jian)也是國(guo)外(wai)壟(long)斷(duan)的(de)(de)局面。回顧(gu)半(ban)導(dao)體MES軟件(jian)的(de)(de)發展史，早期的(de)(de)玩家主要有(you)Consilium、Promis、Fastech，但(dan)后(hou)來都相繼直接或(huo)間接被(bei)應用(yong)材料收購；另一(yi)家IBM憑借自家晶圓廠和在軟件(jian)研發上(shang)的(de)(de)不斷(duan)積累打磨(mo)，推(tui)出了SiView系統。目(mu)前市場上(shang)MES系統主要產品為IBM公(gong)司的(de)(de)SIView，應用(yong)材料的(de)(de)FAB30、WorkStream、PROMIS和FactoryWorks，兩(liang)家公(gong)司預(yu)估占有(you)全球(qiu)80%以上(shang)的(de)(de)市場份額(e)。此外(wai)，全球(qiu)12英寸晶圓廠的(de)(de)MES幾(ji)乎被(bei)這兩(liang)大巨頭壟(long)斷(duan)。
所(suo)以(yi)我們(men)可以(yi)看到，在半導體智能(neng)制造軟(ruan)件(jian)(jian)方面，國(guo)內晶(jing)圓(yuan)廠(chang)也可能(neng)面臨著高端CIM/MES系統被卡的(de)風險，國(guo)內發展自主可控的(de)CIM軟(ruan)件(jian)(jian)迫在眉睫。數十年來，由于缺乏工業(ye)軟(ruan)件(jian)(jian)的(de)重(zhong)視和(he)政策的(de)缺位，國(guo)內CIM軟(ruan)件(jian)(jian)企業(ye)缺錢又缺人，遲遲拿不出(chu)有競爭力的(de)產(chan)品，再加(jia)上(shang)(shang)市場(chang)上(shang)(shang)大(da)部分的(de)代工廠(chang)比較信賴國(guo)際大(da)廠(chang)的(de)產(chan)品，所(suo)以(yi)國(guo)產(chan)工業(ye)軟(ruan)件(jian)(jian)長(chang)期(qi)得不到測(ce)試、迭代、發展的(de)機(ji)會。
不過(guo)在當(dang)下(xia)國產替代、國內(nei)Foundry+IDM的大(da)舉(ju)建廠/擴產的形勢(shi)之下(xia)，對國產CIM/MES軟(ruan)件(jian)(jian)需求激(ji)增(zeng)。2021年2月1日(ri)，十四五規劃也首(shou)次(ci)將(jiang)工業(ye)軟(ruan)件(jian)(jian)列為重點研發(fa)(fa)計劃重點專項，2021年底國家又發(fa)(fa)布了《“十四五”智能制(zhi)造(zao)發(fa)(fa)展規劃》，其中(zhong)提出(chu)，到2025年智能制(zhi)造(zao)裝備和(he)工業(ye)軟(ruan)件(jian)(jian)市場(chang)滿足率(lv)分別超(chao)過(guo)70%和(he)50%。中(zhong)國的工業(ye)軟(ruan)件(jian)(jian)迎(ying)來(lai)了巨大(da)的發(fa)(fa)展空間(jian)和(he)投資(zi)機遇。
在這樣的(de)大環境和背景下，越來越多的(de)資(zi)本開始涌入這個行業，不僅給(gei)了老牌國產(chan)半(ban)導體(ti)CIM軟(ruan)件(jian)充足的(de)研發(fa)彈(dan)藥，敢于沖擊高端CIM/MES軟(ruan)件(jian)。同時(shi)也催生了一批新的(de)智(zhi)能制(zhi)造軟(ruan)件(jian)公司(si)進入這個行業。
成立于2001年的上揚軟件，去年就曾先后獲得了華為哈勃和大基金二期的青睞。據了解，上揚軟件可以說是國內成立時間最久的國產半導體CIM/MES廠商，為半(ban)導體制(zhi)造企業提供CIM整體解(jie)決方(fang)案，即MES、SPC、EAP、RMS、APC、FDC、RCM和MDM等系(xi)統(tong)。其解(jie)決方(fang)案廣泛(fan)應用(yong)于國(guo)內各大4 /6 /8/12英寸(cun)(cun)晶圓(yuan)(yuan)制(zhi)造廠(chang)，在落地項目數量和時間上相對占有一定(ding)的優勢。去年12月，上揚(yang)軟(ruan)(ruan)件(jian)的先進過(guo)程控制(zhi)(APC)軟(ruan)(ruan)件(jian)出口美(mei)(mei)國(guo)，為美(mei)(mei)國(guo)半(ban)導體企業AOS位(wei)于俄勒(le)岡州的8寸(cun)(cun)量產(chan)晶圓(yuan)(yuan)廠(chang)定(ding)制(zhi)開(kai)發APC。2019年，上揚(yang)軟(ruan)(ruan)件(jian)又推出了新產(chan)品myCIM 4.0，填(tian)補了12寸(cun)(cun)半(ban)導體MES系(xi)統(tong)國(guo)產(chan)化的空白，并于2021年啟(qi)動(dong)12寸(cun)(cun)量產(chan)線(xian)突(tu)破；同年，國(guo)內首個使用(yong)國(guo)產(chan)MES（即上揚(yang)軟(ruan)(ruan)件(jian)的myCIM）的8寸(cun)(cun)量產(chan)線(xian)中芯(xin)紹(shao)興驗收(shou)成(cheng)功，且月產(chan)能(neng)達到10萬片。
另一家半導(dao)體CIM軟(ruan)件供應商哥瑞利，成立(li)于(yu)2007年，在2016年A輪(lun)融資完成之(zhi)后，進(jin)入半導(dao)體裝(zhuang)備軟(ruan)件，2019年獲得(de)(de)(de)近億元的B輪(lun)融資，2020年獲得(de)(de)(de)B+輪(lun)融資，2021年獲得(de)(de)(de)C輪(lun)融資。公(gong)司主要產(chan)品包括生(sheng)產(chan)制造執行系(xi)統（MES）、工廠(chang)自動化系(xi)統（EAP）、iDEP智能(neng)數據引擎(qing)平臺、生(sheng)產(chan)計(ji)劃與排程（Advanced Planning And Scheduling）、質量管控(kong)系(xi)統（Quality Management System）等。
成立于2018年7月的(de)芯享(xiang)(xiang)科技(ji)，2022年3月，芯享(xiang)(xiang)科技(ji)獲數億(yi)元(yuan)A+輪融(rong)資。芯享(xiang)(xiang)科技(ji)主要為晶圓廠(chang)和(he)先(xian)進(jin)封裝廠(chang)的(de)生產(chan)提供CIM系(xi)統(tong)解決方案。芯享(xiang)(xiang)科技(ji)在(zai)EAP系(xi)統(tong)領(ling)域(yu)基(ji)本擺脫國際巨頭的(de)部分技(ji)術(shu)封鎖限制，而且SPC、FDC等Data類產(chan)品的(de)技(ji)術(shu)領(ling)先(xian)，RCM產(chan)品占據市場超(chao)過80%份(fen)額(e)。在(zai)封測領(ling)域(yu)，芯享(xiang)(xiang)科技(ji)覆蓋了(le)行業TOP10企業的(de)三分之一(yi)。
2020年(nian)(nian)并購了(le)具有多年(nian)(nian)半導體(ti)行業經(jing)驗積累(lei)的“上海(hai)特勱絲”，“固耀SEMI Integration“和(he)“深圳微迅”而成立(li)的賽(sai)美特（SEMI-TECH），在2021年(nian)(nian)5月和(he)11月先后(hou)獲得了(le)五千萬元A輪融(rong)資、數億(yi)元A+輪融(rong)資。據(ju)其官(guan)網信息(xi)顯示，賽(sai)美特自(zi)主研發(fa)的純國產智能(neng)制造(zao)解決方(fang)案，涵蓋1800多個滿足(zu)8"/12"晶(jing)圓制造(zao)廠(chang)所需的功能(neng)。
此外還有在(zai)(zai)封測領域(yu)軟件服務領域(yu)的泰治科技(ji)，核心技(ji)術是設備自動(dong)化平臺EAP；以及成立(li)于(yu)2019年8月的寧(ning)波齊芯半導體(ti)科技(ji)，創始人黃昭(zhao)仁(ren)曾在(zai)(zai)臺積電(dian)、日月光等半導體(ti)企(qi)業工作，是國內少數提(ti)供12寸FAB晶(jing)圓制造廠CIM系(xi)統(tong)與無塵室機電(dian)集(ji)成系(xi)統(tong)的“專(zhuan)精特新”企(qi)業。
在資本(ben)介入下(xia)，各大國內(nei)CIM企業(ye)發展更快更強，但競爭(zheng)也將(jiang)更為激(ji)烈(lie)。當下(xia)這個時間節點(dian)下(xia)，首要任務是發展自身(shen)內(nei)功(gong)，各企業(ye)應該專注CIM的(de)(de)研(yan)發，建(jian)立(li)自己的(de)(de)Know-how，提高產(chan)品實力。企業(ye)之間不要無底線地(di)打(da)價格(ge)戰，壓縮(suo)整(zheng)個行(xing)業(ye)的(de)(de)利潤空間，影響企業(ye)的(de)(de)研(yan)發投入，要將(jiang)眼光放(fang)長遠，建(jian)立(li)一個良(liang)性的(de)(de)競爭(zheng)環境(jing)，眾志成城推(tui)動國產(chan)12英寸晶圓廠CIM的(de)(de)國產(chan)替代，爭(zheng)取與國際廠商早日看齊。
EDA軟(ruan)件(jian)的(de)(de)難度想(xiang)必我們都有所(suo)了解，EDA涉及到計算機(ji)、物理、數(shu)學等(deng)多方面(mian)(mian)交叉知(zhi)識，一(yi)個(ge)EDA人才需要(yao)十(shi)年(nian)才能培養成功，而(er)且其基礎研究(jiu)難度高、周期長，前期投(tou)入回報較小。再加上EDA細(xi)分領域繁多，也(ye)(ye)因(yin)此(ci)，國(guo)內(nei)各種點(dian)工具多面(mian)(mian)開(kai)花。如同EDA軟(ruan)件(jian)，CIM也(ye)(ye)具有資本密(mi)集(ji)型、技術密(mi)集(ji)型、知(zhi)識密(mi)集(ji)型的(de)(de)行(xing)業特征，國(guo)內(nei)部分企業也(ye)(ye)是(shi)通過其中幾(ji)個(ge)子(zi)系(xi)統(tong)開(kai)始突破，要(yao)想(xiang)集(ji)齊數(shu)十(shi)個(ge)軟(ruan)件(jian)系(xi)統(tong)，做出(chu)完整的(de)(de)CIM不(bu)是(shi)易事。沒有十(shi)年(nian)功，磨不(bu)出(chu)一(yi)款好的(de)(de)工業軟(ruan)件(jian)產品。而(er)一(yi)個(ge)完整配(pei)套(tao)的(de)(de)CIM系(xi)統(tong)則(ze)更(geng)需要(yao)時間(jian)和(he)大量項(xiang)目的(de)(de)磨礪。
CIM軟件是一個技術和經驗結合的硬科技領域，不僅需要團隊有扎實的長期技術積累和強大的研發能力，更需要具備豐富的行業知識和項目經驗（know-how）。軟件的成熟度往往與客戶案例的數量和質量直接掛鉤，具體體現在這款軟件可用于多少條產線，能支撐多大量產能力，使用年限等。譬如，據(ju)我(wo)們了(le)解，上揚軟件(jian)開發的(de)myCIM（MES）已經能(neng)夠支(zhi)撐8寸線(xian)8萬片(pian)(pian)/月(yue)(yue)的(de)產能(neng)（可支(zhi)持超過10萬片(pian)(pian)/月(yue)(yue)）、6寸線(xian)20余(yu)萬片(pian)(pian)/月(yue)(yue)的(de)產能(neng)。
對于當下規模龐大(da)、工(gong)藝步驟(zou)繁多的(de)晶圓廠，CIM/MES系統的(de)穩定(ding)性(xing)是最重(zhong)要(yao)的(de)；再就是用戶端(duan)的(de)操作友好性(xing)及(ji)響應(ying)速度，不(bu)至于在軟(ruan)件操作上造成不(bu)必(bi)要(yao)的(de)時間浪費；最后是行業(ye)標準化，盡量避免大(da)量的(de)定(ding)制化，將(jiang)管理流程規劃化。
12英(ying)(ying)寸(cun)(cun)量產線的(de)(de)MES幾乎(hu)全被(bei)國外(wai)廠(chang)商壟斷(duan)，12英(ying)(ying)寸(cun)(cun)量產線是(shi)全自動化的(de)(de)生(sheng)產過(guo)程(cheng)，臺(tai)積電是(shi)第一(yi)個把作業員從(cong)工廠(chang)撤(che)出的(de)(de)晶(jing)圓(yuan)(yuan)廠(chang)，疫情后甚至連工程(cheng)師都撤(che)出工廠(chang)，遠程(cheng)參與工程(cheng)調機。12英(ying)(ying)寸(cun)(cun)晶(jing)圓(yuan)(yuan)廠(chang)對CIM/MES的(de)(de)可(ke)靠性和穩(wen)定性要(yao)求更高。一(yi)片(pian)12英(ying)(ying)寸(cun)(cun)的(de)(de)晶(jing)圓(yuan)(yuan)片(pian)需要(yao)在幾百(bai)臺(tai)設(she)備(bei)間流轉，經過(guo)1000多步(bu)工序，過(guo)程(cheng)中產生(sheng)大(da)量的(de)(de)數(shu)據(ju)。所以(yi)許多12英(ying)(ying)寸(cun)(cun)晶(jing)圓(yuan)(yuan)廠(chang)往(wang)往(wang)引(yin)入AI深(shen)度學(xue)習來對這些數(shu)據(ju)進行(xing)實時分析。
在12英寸量產(chan)線(xian)方面(mian)，上(shang)揚軟件(jian)(jian)在2019年(nian)就發布了擁有自主知識產(chan)權的(de)(de)(de)半(ban)導體全自動CIM整體解(jie)決方案(an)myCIM 4.0。如今(jin)從4寸到12寸的(de)(de)(de)晶圓制造廠，都(dou)可以看(kan)到上(shang)揚軟件(jian)(jian)的(de)(de)(de)身(shen)影。經(jing)過21年(nian)的(de)(de)(de)行業(ye)經(jing)驗累積，上(shang)揚軟件(jian)(jian)建(jian)立的(de)(de)(de)專業(ye)技術團隊(dui)，憑借功能(neng)齊全的(de)(de)(de)國(guo)產(chan)化半(ban)導體CIM解(jie)決方案(an)，以靈活(huo)的(de)(de)(de)微服務架構產(chan)品(pin)支持高量產(chan)的(de)(de)(de)FAB。
在半導體晶圓(yuan)廠(chang)中，CIM軟(ruan)(ruan)件是(shi)工(gong)廠(chang)運行的大腦，而半導體設備是(shi)工(gong)廠(chang)運轉的身體，兩者(zhe)相互配(pei)合，最終生產(chan)出(chu)我們(men)所(suo)需要(yao)的芯片。軟(ruan)(ruan)件管控越(yue)完善(shan)，人(ren)為因素(su)對生產(chan)的影響越(yue)小，那產(chan)品良率越(yue)高，生產(chan)效率越(yue)高。
我們也希望看到國產(chan)CIM軟件(jian)廠商能夠(gou)崛(jue)起，打破IBM和(he)應(ying)用材料兩大(da)巨頭(tou)的壟(long)斷，為國產(chan)芯片智能制造保駕護(hu)航。
