昨日，一則中芯國際將于北京新建的12英寸晶圓廠CIM（計算機集成制造）國產(chǎn)化項目于近期被迫暫停的消息將“CIM”推向輿論高峰，暫停原因是該項目技術(shù)承包方（上揚軟件）無法完成中芯國際的半導(dǎo)體CIM軟件國產(chǎn)化需求，最終導(dǎo)致項目暫停。

不過后來中芯國際與上揚軟件雙雙出來辟謠，中芯稱目前公司使用的各種生產(chǎn)運營軟件均正常運行；上揚軟件也表示仍然在為其進行軟件開發(fā)，由于疫情反復(fù)，項目由集中開發(fā)改為遠程開發(fā)，這樣的方式既能解決疫情對晶圓廠的影響，也能完成客戶的開發(fā)需求。

對此有人對CIM遠程開發(fā)表示質(zhì)疑，認(rèn)為開發(fā)與需求需要緊密耦合，遠程開發(fā)無法貼近實際操作；也有人表示CIM包含系統(tǒng)類別眾多上揚軟件無法包攬也不無可能。種種猜測不禁引人深思CIM為何在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中如此重要？它又如何被稱為晶圓代工廠的生產(chǎn)利器？

什么是CIM？

CIM最早在1973年由約瑟夫．哈靈頓博士提出，當(dāng)時他強調(diào)制造應(yīng)該去除孤島式生產(chǎn)，包括產(chǎn)品全生命周期的各類活動，比如市場需求分析、產(chǎn)品概念模型設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、生產(chǎn)、支持（包括質(zhì)量、銷售、采購、發(fā)送、售后服務(wù)）以及產(chǎn)品最后的報廢、環(huán)境處理等全流程活動。另外，制造過程不僅是一個單純的物料轉(zhuǎn)換過程，還包括一系列復(fù)雜的信息轉(zhuǎn)換，因此數(shù)據(jù)的收集、傳遞與分析更為重要。

隨著計算機軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，CIM在半導(dǎo)體代工廠中的運用更為廣泛。

簡單來說，CIM是一個智能化的過程，通過各平臺對信息的收集、分析、決策，到二次分析、大數(shù)據(jù) model的預(yù)測性分析、給出決策意見都由系統(tǒng)完成，通過讓制造自動化、集成化、系統(tǒng)化來提高生產(chǎn)效率。拿最具代表性的12 英寸晶圓舉例：由于 12 英寸晶圓生產(chǎn)線采用單晶圓片、連續(xù)流生產(chǎn)方式且對于 12 英寸晶圓廠來說，每片晶圓的單價和成本相當(dāng)高，任意一片報廢，損失都非常慘重。而微塵作為半導(dǎo)體品質(zhì)的最大殺手，時時刻刻遍布人的全身，哪怕身穿潔凈服也很難避免。為了保證高效精確的晶圓生產(chǎn)，實現(xiàn)高度的自動化就顯得尤為重要。

另外，制造執(zhí)行系統(tǒng)需要與半導(dǎo)體設(shè)備進行整合，復(fù)雜的生產(chǎn)步驟、海量數(shù)據(jù)給半導(dǎo)體工廠的新產(chǎn)品和新制程導(dǎo)入、良率達標(biāo)與改善、工廠產(chǎn)出效率改善帶來了極大的挑戰(zhàn)，所以除了制造設(shè)備之外，市場對于制造端的工業(yè)軟件需求逐漸凸顯，針對各個環(huán)節(jié)的工業(yè)軟件應(yīng)運而生。

各司其職，各展其長

CIM由制造執(zhí)行管理系統(tǒng)MES、設(shè)備自動化系統(tǒng)EAP、良率管理系統(tǒng)YMS、先進過程控制系統(tǒng)APC等數(shù)十種軟件系統(tǒng)組成。各組成軟件通過特定的功能協(xié)同推動，使晶圓廠的生產(chǎn)制作更加便捷、高效。

MES（制造執(zhí)行管理系統(tǒng)）是多個模塊集中呈現(xiàn)的平臺。它將整個生產(chǎn)流程中的工單任務(wù)信息、PCB 生產(chǎn)信息、工藝程序核對、產(chǎn)品的各工站信息、工序聯(lián)鎖、數(shù)據(jù)分析及報表、實時在線生產(chǎn)狀態(tài)等都進行了數(shù)字化、系統(tǒng)化管理。

優(yōu)點：在半導(dǎo)體制造過程中，從8英寸半自動化躍升到12英寸全自動化的技術(shù)跨越度非常大，對穩(wěn)定性、可靠性的要求提升太多。MES 系統(tǒng)的導(dǎo)入不僅能快速縮短產(chǎn)品 CT，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，而且能夠全面提高設(shè)備綜合效率，助力半導(dǎo)體企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)利潤和資源的利用率，為半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)向智能制造方向發(fā)展、實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級打下夯實基礎(chǔ)。

EAP（設(shè)備自動化系統(tǒng)）是半導(dǎo)體制造廠整個生產(chǎn)線中與設(shè)備聯(lián)系最緊密的系統(tǒng)，它通過搜集所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)和機臺狀態(tài)數(shù)據(jù)，再經(jīng)由特定通訊協(xié)議傳送到 MES 數(shù)據(jù)庫，MES 再借由數(shù)據(jù)分析監(jiān)控設(shè)備和生產(chǎn)流程，實現(xiàn)了對生產(chǎn)線上的機臺的實時監(jiān)控。

優(yōu)點：幫助提高半導(dǎo)體工廠的生產(chǎn)效率，避免人工操作失誤，提供產(chǎn)品良率。

摩爾定律還未失效，先進制程不斷向前，監(jiān)控和提高良率所需的數(shù)據(jù)分析是一大挑戰(zhàn)，特別是當(dāng)數(shù)據(jù)量隨著技術(shù)節(jié)點的縮減逐漸增大且變得多樣時。針對特定產(chǎn)品的設(shè)計、加工、測試交互使查找根本原因的方法變得更加復(fù)雜，讓工程師們更難清晰地理解良率限制因素的本質(zhì)。良率提升已經(jīng)不單單是晶圓廠的挑戰(zhàn)。整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都在重新審視這個問題，并引入更多有效的手段和工具。YMS（良率管理系統(tǒng)）就是產(chǎn)物之一。

YMS（良率管理系統(tǒng)）可以收集制造、測試以及設(shè)計不同場景和供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)并進行大量運算與分析，輸出自動化報告，以根據(jù)需求定時提供標(biāo)準(zhǔn)的報表。

優(yōu)點：幫助半導(dǎo)體設(shè)計公司和晶圓廠的工程師大幅提升數(shù)據(jù)分析效率，在同樣時間內(nèi)進行更大量、更輕松的數(shù)據(jù)分析。

APC（先進過程控制系統(tǒng)）通過有效的監(jiān)控工藝過程與機臺，提高良率和總體設(shè)備效能。

在半導(dǎo)體工藝過程中，大多數(shù)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備過程從控制的角度上可以看成是非線性過程，生產(chǎn)設(shè)備的控制參數(shù)會隨著時間發(fā)生漂移，在采用固定的控制方案下進行生產(chǎn)控制，往往會導(dǎo)致不同批次之間產(chǎn)品的質(zhì)量差異較大。為了保證成品率及控制成本，先進過程控制技術(shù)被越來越多地應(yīng)用于消除設(shè)備特性漂移帶來的影響。

優(yōu)點：APC可自動判斷該如何去操作一臺設(shè)備或是一組設(shè)備，或是整個廠的所有設(shè)備，以提高設(shè)備的利用率，讓工藝生產(chǎn)線具有可延伸性、靈活性和可伸縮性，延長使用周期，提高工藝設(shè)備的穩(wěn)定性，減少設(shè)備的停機維護時間。

SPC（統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)）通過對生產(chǎn)過程中的工藝參數(shù)質(zhì)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和描圖，實現(xiàn)對工藝過程穩(wěn)定性的實時監(jiān)控和預(yù)測，從而達到發(fā)現(xiàn)異常、及時改進、減少波動、保證工藝過程穩(wěn)定、產(chǎn)品總體質(zhì)量穩(wěn)定可靠的目的。

優(yōu)點：當(dāng)前各類專用集成電路的需求猛增，而生產(chǎn)過程的復(fù)雜性帶來了大量的質(zhì)量數(shù)據(jù)以及對這些數(shù)據(jù)及時分析的需要，僅依靠手工控制的方法是根本無法體現(xiàn)SPC技術(shù)的及時預(yù)警性。因此在實際的半導(dǎo)體晶圓制造廠中是利用計算機輔助SPC技術(shù)來實現(xiàn)質(zhì)量控制的。

足以見得，工業(yè)軟件是泛半導(dǎo)體及集成電路產(chǎn)業(yè)智能制造的“靈魂”，是晶圓廠行云流水般高效運轉(zhuǎn)的“大腦和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。然而目前該領(lǐng)域的高端市場上有80％以上的份額被國外企業(yè)壟斷，也就是說這是一種絕對依賴。雖然國內(nèi)當(dāng)前在高端光刻機自主研發(fā)上的呼聲越來越高，但是更亟需突破的或許還是工業(yè)設(shè)計軟件。

半導(dǎo)體CIM系統(tǒng)領(lǐng)跑企業(yè)

國外

IBM是全球CIM的領(lǐng)頭企業(yè)。1995年IBM借助自家晶圓廠和軟件開發(fā)上的實力推出POSEIDEN系統(tǒng)，又基于POSEIDEN系統(tǒng)發(fā)布SiView，隨后將SiView應(yīng)用于自己的12英寸產(chǎn)線。

應(yīng)用材料作為設(shè)備領(lǐng)域的龍頭，通過收購Brooks Software和Consilium構(gòu)建起一個覆蓋PROMIS、FACTORYWORKS、FAB300、300WORKS等主流MES系統(tǒng)的產(chǎn)品線，之后采用“硬件（設(shè)備）＋軟件”捆綁銷售的策略發(fā)展成為全球半導(dǎo)體MES霸主。

在半導(dǎo)體CIM領(lǐng)域，絕大部分12英寸晶圓廠系統(tǒng)都被IBM和應(yīng)用材料所壟斷。不過最近兩年，在政策和資本的大力支持下，國產(chǎn)CIM系統(tǒng)企業(yè)也正在尋求技術(shù)突破。

國內(nèi)

上揚軟件成立于2001年3月，是國內(nèi)首批專門為半導(dǎo)體、光伏、LED等高科技制造業(yè)提供 CIM解決方案的供應(yīng)商?，F(xiàn)已成為光伏行業(yè)組件廠和電池廠CIM供應(yīng)商龍頭企業(yè)，市占率領(lǐng)先。目前已擁有4、5、6、8、12英寸半導(dǎo)體CIM整體解決方案。除了myCIM以外，還提供包括EAP、RMS、APC、FDC、RCM、MDM在內(nèi)的子系統(tǒng)。2019年，上揚軟件推出了新產(chǎn)品myCIM 4．0，填補了12英寸半導(dǎo)體MES系統(tǒng)國產(chǎn)化的空白（本次與中芯國際的合作也是圍繞12英寸）。同年國內(nèi)首個使用國產(chǎn)MES（即上揚軟件的myCIM）的8英寸量產(chǎn)線中芯紹興驗收成功，且月產(chǎn)能達到10萬片。

賽美特成立于2020年，目前是國內(nèi)首家可以提供整套滿足12英寸晶圓全自動化生產(chǎn)的智能制造軟件方案供應(yīng)商，自研的純國產(chǎn)CIM系統(tǒng)平臺已在國內(nèi)8、12英寸晶圓量產(chǎn)廠得到了成功驗證。其中子產(chǎn)品MES、EAP、SPC等成熟標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)已成功運用于國內(nèi)外超100家4、6、8、12英寸硅片前道和后道工廠；重點研發(fā)的RTD、YMS、APC、FDC系統(tǒng)也已運用在生產(chǎn)現(xiàn)場，進行驗證。6月底賽美特完成總額5．4億元的A＋＋輪和B輪融資，本輪融資充實了賽美特的資金儲備，他們表示將繼續(xù)加大產(chǎn)品研發(fā)投入，全速打造國產(chǎn)全自動制造軟件解決方案。同時，選擇合適的團隊完成并購，整合完善產(chǎn)品矩陣以及拓展地域市場布局。

芯享科技成立于2018年，并且于最近兩年完成了A、A＋輪融資。目前，芯享科技已形成滿足半導(dǎo)體工廠生產(chǎn)制造自動化所需的軟件矩陣，包括核心的 MES、EAP、RCM、FDC等，是中國領(lǐng)先的半導(dǎo)體晶圓制造、先進封裝廠生產(chǎn)自動化CIM系統(tǒng)解決方案服務(wù)商，也是目前國內(nèi)少數(shù)可以為8英寸、12英寸晶圓制造廠提供整體自動化咨詢與建設(shè)的高新技術(shù)企業(yè)，在半導(dǎo)體封測領(lǐng)域的數(shù)個技術(shù)方向上也打破了國際CIM廠商壟斷。

據(jù)悉，芯享科技已經(jīng)為合肥、武漢、杭州等地十?dāng)?shù)座12英寸晶圓工廠提供自動化生產(chǎn)所需的 CIM解決方案。同時在封測領(lǐng)域，芯享的客戶也覆蓋了國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)Top10企業(yè)的三分之一。

結(jié)語

隨著社會的發(fā)展與我國自主創(chuàng)新能力的提高，對國產(chǎn)工業(yè)軟件引來了很大的需求量，CIM系統(tǒng)作為“制造環(huán)節(jié)的EDA”，而半導(dǎo)體行業(yè)作為科技產(chǎn)業(yè)的底層技術(shù)，對國家的重要性和戰(zhàn)略意義不言而喻。

不過晶圓廠的投資一般數(shù)以百億計，對配套系統(tǒng)的要求十分嚴(yán)格，礙于制造軟件垂直屬性強，技術(shù)壁壘高，客戶難免對國產(chǎn)軟件的企業(yè)心存擔(dān)憂。在全球都在追求產(chǎn)業(yè)鏈自主可控的時間節(jié)點下，保質(zhì)保量并加快生產(chǎn)步伐、保障晶圓廠的數(shù)據(jù)安全更是重中之重，練就過硬的技術(shù)才是立身之本。長遠來看，雖道阻且長，但行則將至。

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