隨著自動駕駛、人工智能等產業對芯片的(de)需求不斷增加，整個半導體(ti)行業正迎來(lai)“黃金(jin)十年”，半導體(ti)生產制造(zao)所需的(de)軟件系(xi)統也變(bian)得(de)愈發重(zhong)要。
今天(tian)上午，根據來自新(xin)浪科技(ji)的獨(du)家(jia)消息，中芯國(guo)際在北(bei)京新(xin)建的12英寸晶圓(yuan)廠(chang)CIM國(guo)產化(hua)項目于近期被(bei)迫暫停(ting)(ting)，原(yuan)因是該項目技(ji)術承(cheng)包方上揚軟件無法完成(cheng)中芯國(guo)際的半導體CIM軟件國(guo)產化(hua)需(xu)求，最(zui)終(zhong)導致項目暫停(ting)(ting)。
該(gai)爆料顯示，上揚軟件負責(ze)該(gai)項目(mu)(mu)(mu)實施的(de)上百人(ren)團(tuan)隊已經全部撤離中芯國(guo)際北京辦公地，回(hui)到原(yuan)來的(de)工作地點，且多(duo)位負責(ze)該(gai)項目(mu)(mu)(mu)研發的(de)高級(ji)別技術人(ren)員(yuan)已經離職。截至目(mu)(mu)(mu)前，中芯國(guo)際方(fang)面尚未(wei)對(dui)相關事(shi)宜進行公示或回(hui)應。
但在今天下午，上揚(yang)軟件的(de)(de)相(xiang)關負責人則首(shou)先出(chu)面澄清：“首(shou)先，中芯(xin)國際北京項(xiang)目(mu)(mu)并(bing)未(wei)暫停，上揚(yang)團隊仍然在為其(qi)進行軟件開發，由于疫(yi)情(qing)反(fan)復，項(xiang)目(mu)(mu)由集(ji)中開發改為遠程開發，這樣的(de)(de)方式既能解決疫(yi)情(qing)對晶圓廠(chang)的(de)(de)影響，也能提高(gao)效率完成客(ke)戶(hu)的(de)(de)開發需求。此(ci)外，目(mu)(mu)前項(xiang)目(mu)(mu)負責人及團隊穩定，相(xiang)關項(xiang)目(mu)(mu)人員并(bing)未(wei)出(chu)現離職現象，且仍堅守(shou)崗位(wei)，為該(gai)項(xiang)目(mu)(mu)盡心盡責。”
據(ju)了解(jie)，在去年2月時，中芯國際與國家(jia)大基金在北(bei)京(jing)聯合投資(zi)建(jian)設了中芯京(jing)城(cheng)12英寸(cun)(cun)項(xiang)目，總投資(zi)約(yue)為497億(yi)元(yuan)，共分兩期(qi)建(jian)設，一期(qi)項(xiang)目計(ji)劃于2024年完工，建(jian)設規(gui)模約(yue)為24萬平方米，包含FAB3P1生產廠房及配套建(jian)筑、構筑物(wu)等，建(jian)成后將達(da)成每月約(yue)10萬片12英寸(cun)(cun)晶圓產能。
在12英寸(cun)項目(mu)之前，上(shang)(shang)揚(yang)軟件與中(zhong)(zhong)芯國際已(yi)經有過接觸，雙(shuang)方(fang)曾在8寸(cun)芯片(pian)產線CIM系(xi)統(tong)的開(kai)發和建設項目(mu)上(shang)(shang)進行過合作。合作期間，上(shang)(shang)揚(yang)軟件甚至為中(zhong)(zhong)芯國際在北京(jing)建立了(le)一(yi)個研發中(zhong)(zhong)心，在人(ren)(ren)力方(fang)面，上(shang)(shang)揚(yang)先后投資了(le)100余人(ren)(ren)。
自1999年(nian)成立以來(lai)，總部位于上海的上揚軟(ruan)件一直在(zai)半導體(ti)、光(guang)伏和LED等行(xing)業深(shen)耕，目(mu)前已在(zai)國內(nei)外多地建立起分(fen)支(zhi)結(jie)構，員工人(ren)數近300人(ren)，技術人(ren)員占(zhan)比(bi)高達90%。
在2021年期間，上揚軟(ruan)件(jian)先后完(wan)成(cheng)(cheng)了數億元的(de)C1、C2輪融資(zi)，其中(zhong)就包括國(guo)家集成(cheng)(cheng)電路產(chan)業(ye)投資(zi)基金、哈勃資(zi)本(ben)（華為(wei)）、中(zhong)芯聚源等(deng)半(ban)導(dao)體企業(ye)，融資(zi)主要用于產(chan)品的(de)研發，即12寸半(ban)導(dao)體量產(chan)線的(de)CIM系(xi)統myCIM 4.0。
晶圓生產制造(zao)的“中樞(shu)大腦”
在過去(qu)的(de)十幾年(nian)(nian)中，我(wo)國的(de)芯(xin)片產業持續高(gao)(gao)速成長，產值年(nian)(nian)均復(fu)合(he)增長率達19.2%，遠高(gao)(gao)于(yu)全球4.5%的(de)增長率，取得的(de)一系列成就更是有目共(gong)睹，但在高(gao)(gao)增長之外，我(wo)國芯(xin)片的(de)進口比例特別是高(gao)(gao)端(duan)芯(xin)片對外依賴(lai)程度(du)依舊處(chu)在較高(gao)(gao)水平。
若想在(zai)未(wei)來突(tu)破這種局面(mian)，我(wo)國不(bu)僅要在(zai)芯片(pian)設計、半(ban)導體材料、生(sheng)產(chan)工藝等方面(mian)持(chi)續突(tu)破，更要在(zai)晶圓(yuan)(yuan)廠(chang)的(de)(de)生(sheng)產(chan)制造系統(tong)方面(mian)進行迭代(dai)升級。隨(sui)著(zhu)國內(nei)晶圓(yuan)(yuan)廠(chang)的(de)(de)持(chi)續擴張建廠(chang)，支撐其生(sheng)產(chan)制造全流程的(de)(de)“生(sheng)命級軟件”——CIM系統(tong)，已成(cheng)為(wei)晶圓(yuan)(yuan)廠(chang)乃至整個產(chan)業鏈(lian)競爭優(you)勢的(de)(de)關鍵。
作為晶(jing)圓廠生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)制(zhi)(zhi)造的(de)(de)“中樞大(da)腦(nao)”，CIM系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)（Computer Integrated Manu-facturing，計(ji)算機(ji)集(ji)成制(zhi)(zhi)造）是部署在半導體(ti)晶(jing)圓制(zhi)(zhi)造及先(xian)進(jin)封測(ce)工廠內部的(de)(de)生(sheng)命(ming)級軟件(jian)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)，其作用(yong)是用(yong)計(ji)算機(ji)軟件(jian)把整個制(zhi)(zhi)造過程集(ji)成在一起。通常來說，CIM系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)集(ji)成了制(zhi)(zhi)造執(zhi)(zhi)行(xing)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)MES、設備管理(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)EAP、統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)計(ji)過程控(kong)制(zhi)(zhi)SPC、配(pei)方管理(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)RMS、先(xian)進(jin)過程控(kong)制(zhi)(zhi)APC、實時調度(du)排產(chan)(chan)(chan)(chan)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)APS、故障偵測(ce)及分(fen)類FDC、良率(lv)管理(li)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)YMS系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)等一系(xi)(xi)列關(guan)鍵(jian)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)，貫穿芯(xin)片生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)執(zhi)(zhi)行(xing)、生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)運營和(he)(he)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)控(kong)制(zhi)(zhi)等關(guan)鍵(jian)環節，并對(dui)設備和(he)(he)工廠人員進(jin)行(xing)管控(kong)。如果(guo)沒有CIM系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)，則無法有效組織(zhi)大(da)規模(mo)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)活動，CIM系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)先(xian)進(jin)程度(du)也將直接(jie)影響生(sheng)產(chan)(chan)(chan)(chan)效率(lv)、良率(lv)控(kong)制(zhi)(zhi)、半導體(ti)企(qi)業的(de)(de)訂單(dan)能力和(he)(he)議價能力，進(jin)而影響半導體(ti)企(qi)業的(de)(de)市場競爭力。
對于晶圓(yuan)和封測(ce)廠商(shang)來說，最關注(zhu)的(de)核心(xin)指標(biao)莫過(guo)于產能和良率，這與企業的(de)營收利潤息息相關。但隨著(zhu)工藝升級和產能加大，影響核心(xin)指標(biao)的(de)環節(jie)和因素越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多(duo)，各環節(jie)之間的(de)關聯性、復雜性也在不斷提升，廠商(shang)多(duo)年積累(lei)的(de)經驗面臨著(zhu)低效和失效的(de)風險。
以(yi)芯(xin)片(pian)(pian)產線(xian)為例(li)，其生產制造的(de)(de)復雜(za)程度幾乎呈(cheng)現出幾何級(ji)的(de)(de)增(zeng)長，流程也(ye)在(zai)不斷延長。當晶(jing)圓(yuan)從8英(ying)(ying)寸升(sheng)(sheng)級(ji)至12英(ying)(ying)寸，背后(hou)的(de)(de)技術難(nan)度則大幅提(ti)升(sheng)(sheng)，在(zai)12英(ying)(ying)寸晶(jing)圓(yuan)制造的(de)(de)過程中，每一片(pian)(pian)晶(jing)圓(yuan)都(dou)需(xu)要(yao)在(zai)成百(bai)上(shang)千臺機(ji)器(qi)設備之間(jian)進(jin)行(xing)流轉，前(qian)前(qian)后(hou)后(hou)加起來可多達1000余道(dao)工藝(yi)。而面對如此復雜(za)的(de)(de)流程，在(zai)每個關(guan)鍵環節都(dou)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)嚴格(ge)把(ba)控，任何環節出現問題都(dou)會(hui)影(ying)響最終的(de)(de)良率和芯(xin)片(pian)(pian)，也(ye)正是因(yin)為這(zhe)個原因(yin)，使得(de)CIM系(xi)統(tong)必(bi)須持續升(sheng)(sheng)級(ji)迭代，才能滿足和支撐(cheng)行(xing)業(ye)的(de)(de)快速成長。
國產替代不能重(zhong)“硬”輕“軟(ruan)”
軟(ruan)件是智能的(de)載體(ti)，工業(ye)(ye)軟(ruan)件更是智能制造的(de)關鍵(jian)一環，在(zai)高(gao)端制造領(ling)域是不(bu)可或缺的(de)基(ji)礎性工具，但在(zai)半(ban)導(dao)體(ti)產業(ye)(ye)發(fa)展的(de)數十年里，卻一直存在(zai)著“重硬輕(qing)軟(ruan)”的(de)現(xian)象，這也是制約我國(guo)晶圓廠搶占中高(gao)端市場(chang)的(de)重要因(yin)素之一。
與芯片一樣(yang)，在(zai)類似半導體(ti)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)管理的(de)軟(ruan)(ruan)(ruan)件領域，也基本上(shang)被外國企(qi)業所(suo)壟斷，國外企(qi)業開發的(de)軟(ruan)(ruan)(ruan)件也更加成熟。上(shang)揚軟(ruan)(ruan)(ruan)件公司董事長兼(jian)CEO 呂(lv)凌志博(bo)士曾經(jing)在(zai)接受采訪(fang)時(shi)說(shuo)過，人們都說(shuo)光刻機很重要(yao)，但(dan)是它如(ru)果停(ting)機，只影(ying)(ying)響某一道(dao)工藝的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)，可如(ru)果CIM系統停(ting)線(xian)宕機，將影(ying)(ying)響整個生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線(xian)的(de)運營，因此一定要(yao)把(ba)軟(ruan)(ruan)(ruan)件做(zuo)得非常可靠。但(dan)在(zai)中國的(de)12吋(cun)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線(xian)上(shang)，目前使用的(de)還(huan)多是國外的(de)軟(ruan)(ruan)(ruan)件，作為國內(nei)廠(chang)商我們自身必須實現突破。
2019年時，上(shang)(shang)揚軟件就成(cheng)功推出myCIM 4.0系統，填補了12寸(cun)半(ban)導體(ti)(ti)產(chan)線CIM系統國產(chan)化的空白，上(shang)(shang)揚軟件也因此(ci)成(cheng)為國內率先擁有自主知識產(chan)權(quan)的半(ban)導體(ti)(ti)全自動CIM軟件的公司(si)。
不(bu)過，從工業(ye)(ye)(ye)軟(ruan)件的(de)(de)發展(zhan)歷史來(lai)看，歐美既是工業(ye)(ye)(ye)軟(ruan)件的(de)(de)起源地，也是工業(ye)(ye)(ye)軟(ruan)件最大的(de)(de)市場，對于半導體領域的(de)(de)工業(ye)(ye)(ye)軟(ruan)件來(lai)說(shuo)，則更需(xu)要時(shi)間(jian)上(shang)的(de)(de)積累，在一個(ge)個(ge)項目(mu)的(de)(de)實施過程中不(bu)斷完善。從這個(ge)角(jiao)度來(lai)說(shuo)，國外企(qi)業(ye)(ye)(ye)占(zhan)據(ju)了時(shi)間(jian)和(he)市場的(de)(de)“天時(shi)地利”。
對于(yu)國內廠(chang)商來(lai)說，現(xian)狀是(shi)(shi)目前(qian)4-6寸(cun)的(de)(de)晶圓制造(zao)廠(chang)已基(ji)本實(shi)現(xian)國產化，到了8寸(cun)晶圓廠(chang)就(jiu)開始有差距(ju)，超過(guo)50%市場都是(shi)(shi)被外資(zi)占領，12寸(cun)則基(ji)本被外資(zi)壟斷(duan)。而之所以形成這樣的(de)(de)差異，是(shi)(shi)因(yin)為不(bu)同(tong)尺(chi)(chi)寸(cun)的(de)(de)晶圓生產過(guo)程并不(bu)相同(tong)，4-6寸(cun)主(zhu)要是(shi)(shi)靠(kao)人力來(lai)實(shi)現(xian)設備之間的(de)(de)操(cao)作，8寸(cun)是(shi)(shi)半(ban)人工(gong)、半(ban)自(zi)動(dong)化，12寸(cun)則是(shi)(shi)全自(zi)動(dong)化，尺(chi)(chi)寸(cun)越(yue)大，對軟件(jian)的(de)(de)要求也越(yue)高。
隨著近年來始(shi)料未及的(de)(de)(de)缺芯(xin)(xin)(xin)潮(chao)和建廠(chang)潮(chao)，越來越多的(de)(de)(de)晶(jing)圓廠(chang)已(yi)開始(shi)意識到(dao)芯(xin)(xin)(xin)片生產制(zhi)造(zao)相(xiang)關軟件(jian)(jian)的(de)(de)(de)重要性(xing)，“以柔(rou)克(ke)剛(gang)”成為解決問題的(de)(de)(de)關鍵。如果半導(dao)體(ti)制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)軟件(jian)(jian)也像EDA軟件(jian)(jian)那(nei)樣被卡，那(nei)國(guo)(guo)內(nei)全自動化(hua)的(de)(de)(de)12寸晶(jing)圓廠(chang)將難以開工。據(ju)呂(lv)凌志(zhi)回憶，在(zai)(zai)(zai)他剛(gang)回國(guo)(guo)的(de)(de)(de)時候，中(zhong)(zhong)芯(xin)(xin)(xin)國(guo)(guo)際(ji)(ji)、華虹(hong)都在(zai)(zai)(zai)用國(guo)(guo)外軟件(jian)(jian)，直到(dao)今天中(zhong)(zhong)芯(xin)(xin)(xin)國(guo)(guo)際(ji)(ji)的(de)(de)(de)12英寸量產線(xian)和華宏量產線(xian)都還在(zai)(zai)(zai)用國(guo)(guo)外軟件(jian)(jian)。但是(shi)從(cong)去年起，中(zhong)(zhong)芯(xin)(xin)(xin)國(guo)(guo)際(ji)(ji)已(yi)經逐漸(jian)在(zai)(zai)(zai)寧波生產線(xian)、紹興生產線(xian)中(zhong)(zhong)使用國(guo)(guo)產的(de)(de)(de)核心軟件(jian)(jian)。在(zai)(zai)(zai)我(wo)國(guo)(guo)半導(dao)體(ti)不斷面臨著打壓(ya)和封鎖的(de)(de)(de)大環境(jing)下，半導(dao)體(ti)制(zhi)造(zao)軟件(jian)(jian)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)產化(hua)替代將成為長期趨勢。
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，培育(yu)壯大集(ji)成電路、人工智能等(deng)數字產(chan)業，加快集(ji)成適配和迭代優化，推動(dong)軟件產(chan)業做大做強，提(ti)升關鍵軟硬件技術創新和供給能力(li)。
對于半導體生(sheng)產(chan)(chan)制(zhi)(zhi)造領域來說，在實現(xian)(xian)自動(dong)化、信息化后，更具價值的(de)(de)(de)(de)則是充分(fen)調用制(zhi)(zhi)造中源源不斷地(di)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)數(shu)據資源，依據目前的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)制(zhi)(zhi)程，一片(pian)芯(xin)片(pian)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)序至少需要(yao)經歷(li)數(shu)百道(dao)甚至數(shu)千(qian)道(dao)工(gong)藝(yi)和(he)數(shu)百臺(tai)設備，每(mei)臺(tai)設備僅運(yun)轉24小時就能(neng)(neng)(neng)產(chan)(chan)生(sheng)TB級的(de)(de)(de)(de)海量生(sheng)產(chan)(chan)數(shu)據。通過(guo)對這(zhe)些數(shu)據進行分(fen)析和(he)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)預測，將(jiang)能(neng)(neng)(neng)夠實現(xian)(xian)全(quan)自動(dong)化控(kong)制(zhi)(zhi)，真正實現(xian)(xian)無人智(zhi)能(neng)(neng)(neng)工(gong)廠。同(tong)時，這(zhe)些寶貴(gui)的(de)(de)(de)(de)數(shu)據也是各(ge)類軟(ruan)件朝著更全(quan)面的(de)(de)(de)(de)功能(neng)(neng)(neng)、更優異的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng)發展的(de)(de)(de)(de)必要(yao)“養料(liao)”。
面對全球疫(yi)情(qing)反復(fu)和(he)日(ri)益嚴(yan)峻的產業鏈安(an)全挑(tiao)戰(zhan)，類似CIM系統等起到(dao)重要(yao)(yao)作用(yong)的軟(ruan)件能否成(cheng)功落地，不僅取決于軟(ruan)件自身的技術實力(li)和(he)成(cheng)熟度，還需要(yao)(yao)國內(nei)的軟(ruan)件廠商具備(bei)豐富、全面的整體規劃設(she)計與實施經驗，而這些都需要(yao)(yao)保持(chi)一種“長期(qi)主義”的工匠(jiang)精(jing)神(shen)才(cai)能實現，把時間拉(la)長來(lai)看，我們的機會還有很多。
參考資料：
1.《半導體行業(ye)迎來黃金(jin)十年，誰能幫國產晶圓廠搶占先機？》，新浪財經
