隨著自動駕駛、人工智能等產業對芯片的需(xu)求(qiu)不斷(duan)增(zeng)加，整個半(ban)導(dao)體(ti)行業正(zheng)迎來“黃金十(shi)年”，半(ban)導(dao)體(ti)生產制造所需(xu)的軟件系統也變得愈發重要。
今天上午，根(gen)據來自新(xin)浪科(ke)技的(de)獨(du)家消息，中(zhong)芯國際(ji)在北京新(xin)建的(de)12英寸晶圓廠CIM國產化(hua)項目于近期被(bei)迫暫(zan)停(ting)(ting)，原因是(shi)該項目技術承包方(fang)上揚軟件無法完成中(zhong)芯國際(ji)的(de)半導體(ti)CIM軟件國產化(hua)需求，最終(zhong)導致(zhi)項目暫(zan)停(ting)(ting)。
該(gai)爆(bao)料顯示，上揚軟(ruan)件負責該(gai)項(xiang)目實施的(de)上百人團隊已經全部撤離(li)中芯(xin)國(guo)際北京辦(ban)公(gong)地(di)，回(hui)到原來的(de)工作地(di)點，且多位負責該(gai)項(xiang)目研發(fa)的(de)高級(ji)別技術人員已經離(li)職。截(jie)至目前，中芯(xin)國(guo)際方面尚未對相關(guan)事宜進行公(gong)示或(huo)回(hui)應。
但在今天下午，上揚軟(ruan)件(jian)的相關負責(ze)(ze)人(ren)則首先(xian)出面澄清：“首先(xian)，中芯國際北京(jing)項目(mu)并(bing)未暫停，上揚團隊(dui)仍(reng)然在為其進行軟(ruan)件(jian)開(kai)發，由于疫情反(fan)復，項目(mu)由集中開(kai)發改為遠程開(kai)發，這樣的方(fang)式既(ji)能(neng)解決疫情對晶(jing)圓(yuan)廠(chang)的影響，也(ye)能(neng)提高效率完成(cheng)客戶的開(kai)發需求。此外，目(mu)前項目(mu)負責(ze)(ze)人(ren)及團隊(dui)穩定，相關項目(mu)人(ren)員并(bing)未出現離職現象，且仍(reng)堅守崗位，為該項目(mu)盡心(xin)盡責(ze)(ze)。”
據了(le)(le)解，在(zai)去(qu)年(nian)2月時，中芯(xin)國際(ji)與國家大(da)基金在(zai)北京聯合(he)投(tou)資建設了(le)(le)中芯(xin)京城12英(ying)寸項目，總投(tou)資約為497億元，共分兩期(qi)建設，一(yi)期(qi)項目計劃于2024年(nian)完(wan)工(gong)，建設規模約為24萬平方米(mi)，包含FAB3P1生產廠房及配套建筑、構筑物(wu)等(deng)，建成后(hou)將達成每月約10萬片12英(ying)寸晶(jing)圓產能。
在12英寸(cun)(cun)項目之前，上揚軟件與中芯(xin)(xin)國(guo)際已經有過(guo)接觸，雙(shuang)方曾在8寸(cun)(cun)芯(xin)(xin)片產(chan)線CIM系統的(de)開發和建設項目上進行過(guo)合(he)作。合(he)作期間，上揚軟件甚至(zhi)為中芯(xin)(xin)國(guo)際在北京(jing)建立了一個(ge)研發中心，在人力方面，上揚先后(hou)投資了100余人。
自(zi)1999年成立以來，總部位于上海的上揚(yang)軟件一直在半(ban)導體(ti)、光(guang)伏(fu)和(he)LED等(deng)行業(ye)深耕，目前已在國內外(wai)多地建立起分支(zhi)結(jie)構，員工(gong)人數近300人，技術人員占比(bi)高(gao)達90%。
在2021年期間，上揚軟件先后完(wan)成了數億元的C1、C2輪融資，其(qi)中就(jiu)包括國家(jia)集(ji)成電路產(chan)(chan)業(ye)投資基金、哈勃資本（華為）、中芯(xin)聚(ju)源等半導體企(qi)業(ye)，融資主要用于產(chan)(chan)品的研發，即12寸半導體量產(chan)(chan)線的CIM系統myCIM 4.0。
晶圓(yuan)生產制造的“中樞大腦”
在過去的(de)十幾年(nian)中，我國的(de)芯片(pian)產業持續高(gao)(gao)速(su)成長(chang)，產值年(nian)均復(fu)合增長(chang)率達19.2%，遠高(gao)(gao)于全球4.5%的(de)增長(chang)率，取得的(de)一系(xi)列(lie)成就更是有目共睹，但在高(gao)(gao)增長(chang)之外，我國芯片(pian)的(de)進口(kou)比(bi)例特別是高(gao)(gao)端芯片(pian)對(dui)外依賴(lai)程度依舊處在較高(gao)(gao)水(shui)平。
若想在(zai)未(wei)來突破這種局面(mian)，我國不僅(jin)要(yao)在(zai)芯(xin)片(pian)設計、半(ban)導體材(cai)料、生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝等方面(mian)持續(xu)突破，更要(yao)在(zai)晶(jing)(jing)(jing)圓廠的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)制造系(xi)統方面(mian)進行(xing)迭代升級(ji)。隨著國內晶(jing)(jing)(jing)圓廠的持續(xu)擴張建廠，支撐其生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)制造全流程(cheng)的“生(sheng)(sheng)命(ming)級(ji)軟件”——CIM系(xi)統，已成為晶(jing)(jing)(jing)圓廠乃(nai)至整個產(chan)(chan)業鏈競爭優勢的關鍵。
作為晶圓廠(chang)生(sheng)產(chan)制(zhi)造的(de)(de)“中樞大腦(nao)”，CIM系(xi)統（Computer Integrated Manu-facturing，計(ji)算機(ji)集成制(zhi)造）是部署(shu)在(zai)半導體晶圓制(zhi)造及先(xian)進封測工廠(chang)內部的(de)(de)生(sheng)命(ming)級(ji)軟件系(xi)統，其作用是用計(ji)算機(ji)軟件把整個制(zhi)造過(guo)程集成在(zai)一起。通常來說，CIM系(xi)統集成了制(zhi)造執(zhi)行系(xi)統MES、設備(bei)管理系(xi)統EAP、統計(ji)過(guo)程控(kong)制(zhi)SPC、配方管理系(xi)統RMS、先(xian)進過(guo)程控(kong)制(zhi)APC、實時調(diao)度排產(chan)系(xi)統APS、故障偵測及分類FDC、良(liang)率管理系(xi)統YMS系(xi)統等(deng)一系(xi)列關鍵(jian)系(xi)統，貫穿(chuan)芯片生(sheng)產(chan)的(de)(de)生(sheng)產(chan)執(zhi)行、生(sheng)產(chan)運營(ying)和(he)生(sheng)產(chan)控(kong)制(zhi)等(deng)關鍵(jian)環節，并對設備(bei)和(he)工廠(chang)人員進行管控(kong)。如果(guo)沒(mei)有CIM系(xi)統，則(ze)無(wu)法有效(xiao)組織大規模的(de)(de)生(sheng)產(chan)活動(dong)，CIM系(xi)統的(de)(de)先(xian)進程度也將直接影響生(sheng)產(chan)效(xiao)率、良(liang)率控(kong)制(zhi)、半導體企業(ye)的(de)(de)訂單能(neng)力(li)和(he)議價能(neng)力(li)，進而(er)影響半導體企業(ye)的(de)(de)市場競爭(zheng)力(li)。
對于(yu)晶圓和封測廠商來(lai)說，最關注的(de)(de)核(he)心(xin)指標莫過于(yu)產能(neng)和良率，這與(yu)企業(ye)的(de)(de)營收利潤(run)息息相關。但隨著(zhu)工藝升級和產能(neng)加大，影響核(he)心(xin)指標的(de)(de)環節(jie)和因素越來(lai)越多(duo)，各環節(jie)之間的(de)(de)關聯性、復雜性也(ye)在不斷(duan)提升，廠商多(duo)年積(ji)累的(de)(de)經(jing)驗面臨(lin)著(zhu)低效和失效的(de)(de)風險。
以芯(xin)片產(chan)線(xian)為(wei)(wei)例，其生產(chan)制造(zao)的(de)(de)(de)復雜(za)程(cheng)度幾乎呈現出幾何級(ji)的(de)(de)(de)增長(chang)，流程(cheng)也在不斷延長(chang)。當晶圓(yuan)從8英寸升級(ji)至12英寸，背后(hou)的(de)(de)(de)技術難度則大幅提(ti)升，在12英寸晶圓(yuan)制造(zao)的(de)(de)(de)過程(cheng)中，每一片晶圓(yuan)都(dou)需(xu)要在成百上千臺機器設備之間進行(xing)流轉，前前后(hou)后(hou)加起來可多(duo)達1000余道工藝。而面對如此復雜(za)的(de)(de)(de)流程(cheng)，在每個關鍵環節(jie)(jie)都(dou)需(xu)要進行(xing)嚴格把控，任何環節(jie)(jie)出現問題都(dou)會影響最終(zhong)的(de)(de)(de)良率和芯(xin)片，也正是因為(wei)(wei)這個原(yuan)因，使得CIM系統必須持(chi)續升級(ji)迭代(dai)，才(cai)能滿足和支撐行(xing)業的(de)(de)(de)快速成長(chang)。
國產(chan)替代不能(neng)重“硬”輕(qing)“軟”
軟(ruan)件是智能的載體(ti)，工業(ye)(ye)軟(ruan)件更(geng)是智能制造的關鍵(jian)一(yi)環，在(zai)高(gao)(gao)端(duan)制造領域是不(bu)可或缺的基礎性工具，但在(zai)半(ban)導體(ti)產業(ye)(ye)發展(zhan)的數十(shi)年里，卻一(yi)直存在(zai)著“重硬輕軟(ruan)”的現象(xiang)，這也是制約我國晶圓廠搶占(zhan)中高(gao)(gao)端(duan)市場(chang)的重要因素之(zhi)一(yi)。
與芯(xin)片(pian)一(yi)(yi)樣，在(zai)類似半導(dao)體生(sheng)產(chan)(chan)管理的(de)軟(ruan)件(jian)領域(yu)，也基本(ben)上(shang)被(bei)外(wai)國(guo)企業(ye)所壟斷，國(guo)外(wai)企業(ye)開發的(de)軟(ruan)件(jian)也更加成熟。上(shang)揚軟(ruan)件(jian)公(gong)司董事長兼(jian)CEO 呂凌志博士曾(ceng)經在(zai)接受(shou)采(cai)訪時說過，人們(men)都說光刻機(ji)很重(zhong)要，但是它如果停機(ji)，只影響某(mou)一(yi)(yi)道(dao)工藝的(de)生(sheng)產(chan)(chan)，可如果CIM系統停線(xian)宕(dang)機(ji)，將影響整個生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)運營(ying)，因此一(yi)(yi)定要把軟(ruan)件(jian)做得非常可靠。但在(zai)中國(guo)的(de)12吋生(sheng)產(chan)(chan)線(xian)上(shang)，目前使用的(de)還(huan)多是國(guo)外(wai)的(de)軟(ruan)件(jian)，作為國(guo)內廠商我(wo)們(men)自身必須(xu)實現(xian)突破。
2019年時(shi)，上揚(yang)軟(ruan)(ruan)件就成功推出myCIM 4.0系統(tong)，填補(bu)了12寸半導(dao)體產線(xian)CIM系統(tong)國(guo)產化的空(kong)白，上揚(yang)軟(ruan)(ruan)件也因此(ci)成為國(guo)內率先(xian)擁有(you)自(zi)主知識產權的半導(dao)體全(quan)自(zi)動CIM軟(ruan)(ruan)件的公司。
不過，從工(gong)(gong)業(ye)(ye)軟件(jian)的(de)發展歷史來看，歐美(mei)既是(shi)工(gong)(gong)業(ye)(ye)軟件(jian)的(de)起源(yuan)地，也是(shi)工(gong)(gong)業(ye)(ye)軟件(jian)最大(da)的(de)市場，對于半導體領域的(de)工(gong)(gong)業(ye)(ye)軟件(jian)來說，則更需要時間上的(de)積累，在一個個項目的(de)實(shi)施過程(cheng)中(zhong)不斷完善。從這個角度來說，國(guo)外企(qi)業(ye)(ye)占據了時間和(he)市場的(de)“天時地利”。
對(dui)于國內廠商來說，現(xian)(xian)(xian)狀是(shi)目前(qian)4-6寸(cun)(cun)的(de)晶圓(yuan)制造廠已基(ji)本(ben)實現(xian)(xian)(xian)國產化(hua)，到(dao)了8寸(cun)(cun)晶圓(yuan)廠就開始有差距，超過(guo)50%市場都是(shi)被外資(zi)占領，12寸(cun)(cun)則基(ji)本(ben)被外資(zi)壟斷。而之(zhi)(zhi)所以形成這樣的(de)差異，是(shi)因為不同(tong)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)晶圓(yuan)生產過(guo)程并不相(xiang)同(tong)，4-6寸(cun)(cun)主要(yao)是(shi)靠人(ren)力來實現(xian)(xian)(xian)設備之(zhi)(zhi)間的(de)操作(zuo)，8寸(cun)(cun)是(shi)半人(ren)工、半自動化(hua)，12寸(cun)(cun)則是(shi)全自動化(hua)，尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)越大，對(dui)軟件的(de)要(yao)求也越高(gao)。
隨著(zhu)近(jin)年(nian)(nian)來始料未及的(de)缺芯潮(chao)和建(jian)廠潮(chao)，越(yue)來越(yue)多的(de)晶圓廠已開始意(yi)識到芯片生(sheng)(sheng)產制造相關(guan)軟(ruan)(ruan)件(jian)的(de)重要(yao)性，“以柔克剛(gang)(gang)”成(cheng)為解決問題的(de)關(guan)鍵。如果半導(dao)(dao)體制造的(de)軟(ruan)(ruan)件(jian)也像EDA軟(ruan)(ruan)件(jian)那(nei)樣被卡，那(nei)國(guo)(guo)(guo)(guo)內全(quan)自動化的(de)12寸晶圓廠將難以開工。據(ju)呂凌志回憶，在(zai)(zai)他(ta)剛(gang)(gang)回國(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)時(shi)候，中(zhong)(zhong)芯國(guo)(guo)(guo)(guo)際、華虹都在(zai)(zai)用(yong)國(guo)(guo)(guo)(guo)外軟(ruan)(ruan)件(jian)，直到今天(tian)中(zhong)(zhong)芯國(guo)(guo)(guo)(guo)際的(de)12英寸量(liang)產線(xian)(xian)和華宏量(liang)產線(xian)(xian)都還在(zai)(zai)用(yong)國(guo)(guo)(guo)(guo)外軟(ruan)(ruan)件(jian)。但是從去年(nian)(nian)起，中(zhong)(zhong)芯國(guo)(guo)(guo)(guo)際已經逐漸在(zai)(zai)寧波生(sheng)(sheng)產線(xian)(xian)、紹興(xing)生(sheng)(sheng)產線(xian)(xian)中(zhong)(zhong)使(shi)用(yong)國(guo)(guo)(guo)(guo)產的(de)核心軟(ruan)(ruan)件(jian)。在(zai)(zai)我(wo)國(guo)(guo)(guo)(guo)半導(dao)(dao)體不斷面臨著(zhu)打壓和封鎖的(de)大環境(jing)下(xia)，半導(dao)(dao)體制造軟(ruan)(ruan)件(jian)的(de)國(guo)(guo)(guo)(guo)產化替代將成(cheng)為長(chang)期(qi)趨勢。
寫在最后
今年1月時，在國務院印發的《“十四五”數字經濟發展規劃》中就曾指出，要加快發展工業互聯網，培(pei)育壯大(da)集(ji)成(cheng)電(dian)路、人工智能等數字產(chan)業，加快集(ji)成(cheng)適配和迭代優化，推動軟件產(chan)業做大(da)做強，提(ti)升關鍵軟硬件技術創(chuang)新和供給(gei)能力。
對于半導體生(sheng)產制(zhi)造(zao)領域來說(shuo)，在實現(xian)自動化(hua)、信息(xi)化(hua)后，更(geng)具價值的(de)則(ze)是充分調(diao)用制(zhi)造(zao)中(zhong)源源不斷地(di)產生(sheng)的(de)數(shu)據(ju)資源，依據(ju)目前的(de)工藝制(zhi)程，一片(pian)芯(xin)片(pian)的(de)生(sheng)產工序至少需要經歷數(shu)百道甚至數(shu)千道工藝和數(shu)百臺(tai)設(she)備，每臺(tai)設(she)備僅運轉24小時就能產生(sheng)TB級(ji)的(de)海量生(sheng)產數(shu)據(ju)。通過對這些數(shu)據(ju)進行分析(xi)和智能預測，將(jiang)能夠實現(xian)全自動化(hua)控制(zhi)，真正(zheng)實現(xian)無人智能工廠(chang)。同(tong)時，這些寶(bao)貴的(de)數(shu)據(ju)也是各類(lei)軟件朝著更(geng)全面的(de)功(gong)能、更(geng)優異的(de)性能發展的(de)必要“養(yang)料”。
面對全球疫情反復和(he)日益嚴峻的(de)產業鏈安全挑戰(zhan)，類似(si)CIM系統等起到(dao)重(zhong)要作用的(de)軟(ruan)件(jian)(jian)能(neng)否成功落地，不僅取(qu)決于(yu)軟(ruan)件(jian)(jian)自身的(de)技術實力和(he)成熟度，還(huan)需要國內的(de)軟(ruan)件(jian)(jian)廠商具(ju)備豐富、全面的(de)整(zheng)體規劃(hua)設計與實施經驗，而這些都(dou)需要保持一種“長(chang)期主義(yi)”的(de)工(gong)匠精神才能(neng)實現，把時間拉長(chang)來看，我們的(de)機會還(huan)有很多。
參考資料：
1.《半導(dao)體行業迎來黃金十(shi)年，誰能幫國產晶(jing)圓(yuan)廠搶占先機？》，新浪財經
