自德州儀器工程師Jack Kilby在1958年發(fā)明集成電路以來，這個新產(chǎn)業(yè)在過去幾十年里飛速發(fā)展，并逐漸走進了各個領域。因為其關系到國計民生的方方面面，這個“小東西”在近幾年受到了全球的高度關注。尤其是近幾年，因為缺貨風波和地緣政治的影響，半導體的地位變得前所未有的重要。

　　然而，作為全球最大的半導體消耗國，我國在半導體領域卻沒有獲得相應的地位。

　　據(jù)彭博社統(tǒng)計，2020年，中國大陸的芯片進口額攀升至近3800億美元，約占國內進口總額的18%。知名分析機構IC Insights的數(shù)據(jù)則顯示，2020年，中國大陸的集成電路市場增至1434億美元，然而其中僅有15.9%是由中國大陸生產(chǎn)的。如果僅統(tǒng)計總部位于中國大陸的公司的產(chǎn)值，則只有83億美元，僅占中國2020年IC市場總量的5.9％。

　　由此可見，大力發(fā)展國內的芯片產(chǎn)業(yè)迫在眉睫。

　　中國從各個地區(qū)進口芯片的統(tǒng)計（source:彭博社）

　　作為一個坐擁全球最完整供應鏈的國家，中國在集成電路的設計、生產(chǎn)、封測、測試、材料和裝備方面都有布局，但我們并沒有獲得相應的集成電路成績。這一方面固然與我國上述領域都存在短板有關。更重要的是，在行業(yè)專家看來，缺乏以市場最優(yōu)的成本、按時足量地生產(chǎn)出穩(wěn)定、高品質半導體產(chǎn)品的能力，是中國半導體難以生產(chǎn)出具有市場競爭力產(chǎn)品的命門。

　　復雜的半導體制造

　　在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中，半導體制造是最重要的一環(huán)，是把設計落地、邁出走向應用的關鍵一步，但這又是極其復雜的一環(huán)。據(jù)相關資料顯示，要制造一顆芯片，需要涉及到五十多個行業(yè)，2000-5000道工序。如下圖所示，晶圓代工廠里繁復的制造步驟下每一個環(huán)節(jié)都給芯片制造廠商帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

　　芯片的主要制造步驟（source：西南電子）

　　以芯片制造中的CMP（化學機械拋光）為例，這是一項用于去除沉積金屬或介質材料并平坦化晶圓表面的技術，是晶圓生產(chǎn)中的關鍵制程。這個概念看似簡單，但在實際生產(chǎn)中，CMP要同時滿足材料去除的均勻性、更高生產(chǎn)效率和更低成本的嚴苛要求，這就使其復雜程度大增。

　　CMP機臺構造和工作原理（sourse：未來智庫）

　　相關資料顯示，CMP制程中會出現(xiàn)溝槽深度、金屬膜厚波動等幾十種缺陷，這些異常對產(chǎn)品電性參數(shù)和良率產(chǎn)生極大的影響。其中，膜厚的穩(wěn)定對制程來說尤為重要。

　　統(tǒng)計顯示，CMP膜厚異常、缺陷與包括前程工藝、本制程的設備與制程參數(shù)、甚至材料批次等生產(chǎn)過程中涉及的多種復雜因素有關。在如此海量的因子影響并且相互關聯(lián)的情況下，工程師無法通過過去的工具和技術很好地單獨分析出實際的影響因子，提升良率，保證工藝的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質量。

　　良率決定競爭力

　　行業(yè)專家同時也指出，提高生產(chǎn)良率，將直接影響和優(yōu)化生產(chǎn)周期，極大降低生產(chǎn)成本，從而強化產(chǎn)品以及企業(yè)的市場競爭力。而隨著半導體制造生產(chǎn)流程和工藝越來越復雜，制造過程也越來越具有挑戰(zhàn)，良率提升變得異常困難。從相關分析看來，造成這種困難的主要原因有以下幾點：

　　1.制程工序復雜。產(chǎn)品需要經(jīng)過幾百道復雜的工序加工，每個工序都要求幾乎100%的良率，否則，良率乘積關系會迅速破壞整體良率；

　　2.制程高度重入。產(chǎn)品需要多次重復進入相同的制程進行加工，每次都將面臨漸進偏移（Shift）或突變漂移（Drift）等變異現(xiàn)象，品質問題的根源在于高變異；

　　3.品質實時控制難。良率故障只能通過抽檢檢測發(fā)現(xiàn)。檢測本身的滯后性和抽檢的概率性，嚴重影響品質數(shù)據(jù)的實時獲得，進而影響品質的實時控制；

　　受限于技術，這其實是過去多年來困擾行業(yè)的一個難題，但進入最近幾年，從業(yè)者似乎已經(jīng)找到了一個新的答案——那就是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。

　　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)助力升級

　　根據(jù)工業(yè)和信息化部工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)專項工作組印發(fā)《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2023年）》，所謂工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，是新一代信息通信技術與工業(yè)經(jīng)濟深度融合的全新工業(yè)生態(tài)、關鍵基礎設施和新型應用模式。它以網(wǎng)絡為基礎、平臺為中樞、數(shù)據(jù)為要素、安全為保障，通過對人、機、物全面連接，變革傳統(tǒng)制造模式、生產(chǎn)組織方式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)，構建起全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈全面連接的新型工業(yè)生產(chǎn)制造和服務體系，對支撐制造強國和網(wǎng)絡強國建設，提升產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化水平，推動經(jīng)濟高質量發(fā)展和構建新發(fā)展格局，都具有十分重要的意義。

　　國內領先的高端制造業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)公司——格創(chuàng)東智科技有限公司指出，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術、模式等與各行業(yè)的生產(chǎn)實踐、行業(yè)特性、知識經(jīng)驗緊密結合，可以解決生產(chǎn)痛點問題，為生產(chǎn)帶來真正的價值。其中，半導體制造正是他們聚焦的一個方向。

　　還是以半導體制造中的CMP為例。其實要控制生產(chǎn)變異，提升半導體制造的良率，就要做到三點：第一，需要在生產(chǎn)過程中獲得全面的數(shù)據(jù)，監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境；第二，還需要獲得品質全檢數(shù)據(jù)，進而監(jiān)控生產(chǎn)品質參數(shù)的變異性；第三，能實現(xiàn)實時工程過程反饋和控制，保障生產(chǎn)系統(tǒng)的波動處于穩(wěn)定的最優(yōu)受控狀態(tài)也是關鍵。

　　換而言之，就是形成一個全面實時數(shù)據(jù)分析和工程過程控制（Engineering Process Control，EPC）的品質控制閉環(huán)，通過持續(xù)地調整和優(yōu)化操作變量來補償生產(chǎn)變異對制程所造成的干擾與影響，保持輸出產(chǎn)品品質的穩(wěn)定。

　　“這三點就構成了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的 R2R 批間控制（Run to Run Control，簡稱 R2R）方案的核心架構（詳細架構見下圖）?！备駝?chuàng)東智強調。

　　方案總架構

　　格創(chuàng)東智繼續(xù)指出，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)能廣泛連接各種半導體生產(chǎn)要素，全面獲得、存儲、管理和分析與品質相關的實時數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)缺失問題；而虛擬量測（Virtual Metrology，VM）通過人工智能算法對大量生產(chǎn)品質相關數(shù)據(jù)進行學習，利用抽檢數(shù)據(jù)不斷的修正和優(yōu)化，取得品質關鍵指標與制程數(shù)據(jù)之間的關系預測模型，從而對生產(chǎn)品質進行預測，以數(shù)字化方式“實時”提供全檢“量測”數(shù)據(jù)。

　　至于R2R 智能控制器，則結合了統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control，SPC）和先進過程控制（Advance Process Control，APC）的優(yōu)點，在全面生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)和虛擬量測全檢數(shù)據(jù)的驅動下，將反饋機制與前饋機制加入統(tǒng)計過程控制，根據(jù)前幾批生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)、量測數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)來優(yōu)化和調整生產(chǎn)設備上的制程參數(shù)，從而消除或減少環(huán)境、設備、制程參數(shù)的突變漂移、漸進偏移等生產(chǎn)變異現(xiàn)象對半導體產(chǎn)品品質所造成的影響，降低操作失誤，達到提高產(chǎn)品品質的目的。

國內某晶圓廠的R2R具體實施計劃和步驟

　　據(jù)格創(chuàng)東智介紹，他們在國內某晶圓廠中部署了其R2R方案，讓客戶產(chǎn)能、良率都獲得了明顯的提升，人力成本也同步下降。與此同時，借助其數(shù)據(jù)分析算法等多方面的能力，格創(chuàng)東智幫助客戶的工作人員提升了數(shù)據(jù)分析能力與速度，還幫助企業(yè)培養(yǎng)了多因子分析師。這都是客戶未來不可多得的財富。

　　某晶圓廠R2R系統(tǒng)實施流程再造

　　格創(chuàng)東智以該晶圓廠某產(chǎn)品Cu CMP制程改造前后的效果為例，說明了他們這個方案的價值。

　　他們指出，在他們系統(tǒng)上線后，100% OOS（out of specification）異常樣品可以通過系統(tǒng)找出根因進行參數(shù)調整，75%以上OOC（out of control）異常樣品可以找出根因進行參數(shù)調整。而膜厚預測準確率>98%，平均值預測誤差<1%，模型啟用有效比100%。此外，產(chǎn)品實現(xiàn)系統(tǒng)自動對制程設備參數(shù)監(jiān)控及修正，通過將制程數(shù)據(jù)和量測數(shù)據(jù)導入到R2R計算模型中，R2R系統(tǒng)計算的準確提高超過10%，性能優(yōu)化明顯。

　　2021年SEMICON China格創(chuàng)東智展位位于N2館No. 2703

　　2020年底，格創(chuàng)東智攜半導體制造R2R極致品質控制解決方案參加第二屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽，在1457個參賽團隊中脫穎而出，獲得全國二等獎。能在半導體制造領域獲得如此優(yōu)越表現(xiàn)，這與格創(chuàng)東智過去幾年在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領域的積累密不可分。

　　用智能平臺賦能更多行業(yè)

　　格創(chuàng)東智是一家由TCL戰(zhàn)略孵化的企業(yè)，匯聚了業(yè)界頂尖人才1000+人，覆蓋云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等領域。依托TCL40年的多場景生產(chǎn)制造經(jīng)驗和優(yōu)秀的人才，格創(chuàng)東智自主研發(fā)豐富的產(chǎn)品家族——囊括多個核心能力平臺和應用，為晶圓制造、先進顯示、3C電子、新能源制造、鋼鐵制造、機械、醫(yī)藥、石化、裝備制造、飛機制造、冶金等30+個行業(yè)提供服務。

　　憑借出色的實力，格創(chuàng)東智在過去三年里服務了不少頭部客戶，東智工業(yè)應用智能平臺是其主要抓手。

　　東智工業(yè)應用智能平臺架構圖

　　東智工業(yè)應用智能平臺致力于提供面向工業(yè)現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和智能應用等一站式的制造業(yè)數(shù)字化解決方案。東智工業(yè)應用智能平臺作為一個創(chuàng)新的賦能中臺，可調用四大核心能力平臺：IoT平臺、大數(shù)據(jù)平臺、AI平臺、技術中臺，幫助用戶快速構建設備健康管理、設備預測性維護、產(chǎn)品質量分析及改善、AI視覺檢測、供應鏈優(yōu)化等豐富的工業(yè)應用。

　　從格創(chuàng)東智提供的資料我們可以看到，東智IoT平臺提供一站式數(shù)據(jù)采集、設備對接、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)展示及數(shù)據(jù)分析功能，幫助企業(yè)實現(xiàn)對工廠內外設備的實時監(jiān)控和運維工作，降低設備異常停機時間，提升工廠運營效率。

　　東智IoT平臺架構

　　東智大數(shù)據(jù)平臺是一個綜合型數(shù)據(jù)能力平臺，能從后臺及業(yè)務中臺將數(shù)據(jù)匯入，進行數(shù)據(jù)的共享融合、組織處理、建模分析、管理治理和服務應用，統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準口徑，以API的方式提供服務。這樣不但能讓數(shù)據(jù)業(yè)務化，避免“數(shù)據(jù)孤島”的出現(xiàn)，提升業(yè)務效率，更好地驅動業(yè)務發(fā)展和創(chuàng)新。同時還可以加速從數(shù)據(jù)導數(shù)據(jù)資產(chǎn)的價值轉變，讓決策模式由“經(jīng)驗驅動”向“分析驅動”轉變。

　　東智MFA多因子分析建模工具，能夠快速確定生產(chǎn)異常根因，在某液晶面板廠應用效果顯著：將液晶面板的不良品單位從批次縮小為單片。單廠年經(jīng)濟效益提升數(shù)百萬。

　　東智大數(shù)據(jù)平臺

　　東智AI平臺則是基于深度學習算法的大數(shù)據(jù)應用平臺，涵蓋模型訓練平臺、資源調度平臺和推理平臺三大模塊，實現(xiàn)算法模型自主學習、面向客戶的應用管理和硬件資源的合理調配。

　　基于東智AI平臺開發(fā)的視覺缺陷識別系統(tǒng)，AI識別速度提升5-10倍，準確率從人眼的85%提升到90%以上；替代50%以上的人力，實現(xiàn)超千萬每年的經(jīng)濟效益。

　　東智AI平臺

　　基于上述平臺和中臺，格創(chuàng)東智能提供品質工藝優(yōu)化、設備健康管理、能源管理優(yōu)化、機器視覺檢測、生產(chǎn)運營優(yōu)化和供應鏈優(yōu)化等服務，以設備健康管理為例，某機械加工企業(yè)訂閱東智設備健康管理EHM不同功能套件，滿足其對設備管理的全場景需求，實現(xiàn)設備智能診斷、維護保養(yǎng)、預測維護、遠程維護、備件預測等。通過部署東智EHM，該企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)值提升3%-5%，設備異常停機時間降低10%-20%，設備維護成本降低10%-15%。

　　基于在實踐中不斷積累的ITxOT融合能力，格創(chuàng)東智還為客戶提供數(shù)字化工廠咨詢和智能裝備集成等支持。

　　工業(yè)軟件國產(chǎn)化替代

　　2021年3月1日，作為行業(yè)領頭羊之一的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，格創(chuàng)東智CEO何軍受邀參加《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)座談會》，與工信部領導、其它領軍企業(yè)代表一起為行業(yè)發(fā)展建言獻策。在發(fā)言中，何軍談到目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的挑戰(zhàn)之一是補鏈，也就是完成高端裝備國產(chǎn)化替代；另一個挑戰(zhàn)則是高端產(chǎn)線裝備要實現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)集成?！耙虼似髽I(yè)要加大自研力度，打造專屬的設備研發(fā)制作機構，解決硬件”卡脖子“問題；堅定走國產(chǎn)化替代道路，解決軟件”卡脖子“問題?！焙诬姀娬{。

　　對格創(chuàng)東智而言，如果按照上述的方式繼續(xù)走下去，那么他們既定的成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)界的“谷歌”和打磨讓中國人自豪的工業(yè)軟件的目標將指日可待。