國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體制造行業(yè)的軟實(shí)力與硬實(shí)力

這一波缺芯前所未有，也是始料未及，“缺芯”已成為2021年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一大重要標(biāo)簽，為此全球半導(dǎo)體巨頭爭(zhēng)相擴(kuò)產(chǎn)，數(shù)千億美元砸向晶圓制造，來(lái)緩解芯片產(chǎn)能危機(jī)以及鞏固新一輪競(jìng)爭(zhēng)周期中的身位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球19家公司有30個(gè)新增或擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目的情況，不包括存儲(chǔ)擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目）。

在擴(kuò)產(chǎn)的同時(shí)，保證現(xiàn)有工廠的順利運(yùn)行，提升效率和良率是很重要的事情。然而半導(dǎo)體制造精細(xì)化程度較高，流程較為復(fù)雜，要確保上千道工序中的人、機(jī)、料、法、環(huán)協(xié)同順暢不是易事，在這個(gè)過(guò)程中，就需要制造軟件的指揮和控制。說(shuō)到軟件，我們最為了解的當(dāng)屬EDA設(shè)計(jì)軟件，去年美國(guó)對(duì)華為軟件的出口管制，EDA設(shè)計(jì)軟件三巨頭牢牢把握住了芯片設(shè)計(jì)的命脈，也讓我們見(jiàn)識(shí)了EDA設(shè)計(jì)軟件之于芯片的重要性，但其實(shí)，在半導(dǎo)體制造軟件在芯片制造過(guò)程中也有著很重要的地位。

半導(dǎo)體智能制造的“大腦”

半導(dǎo)體制造是高端制造中信息化程度最高的代表，其中以晶圓制造最為復(fù)雜。晶圓廠在車(chē)間生產(chǎn)制造過(guò)程中面臨生產(chǎn)過(guò)程不透明、現(xiàn)場(chǎng)信息反饋難、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控難等諸多痛點(diǎn)，大多數(shù)企業(yè)渴望加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的管理。 半導(dǎo)體制造端的軟件主要有CIM軟件，CIM（Computer Integrated Manufacturing）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是部署在半導(dǎo)體晶圓制造以及先進(jìn)封測(cè)工廠內(nèi)部的生命級(jí)軟件系統(tǒng)。它包括制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)（SPC）、設(shè)備自動(dòng)化方案（EAP）、配方管理系統(tǒng)（RMS）、良率管理系統(tǒng)（YMS）等。由于CIM一直被外商占據(jù)主流市場(chǎng)，因此不被外界所熟知。

在整個(gè)CIM系統(tǒng)中，尤以MES最為核心，什么是MES？制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，簡(jiǎn)稱(chēng)MES）是面向晶圓制造廠執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，被喻為芯片制造的“大腦”，控制和管理芯片制造的全過(guò)程。通俗的來(lái)說(shuō)，MES系統(tǒng)主要功能就是解決“如何生產(chǎn)”的問(wèn)題。在晶圓制造過(guò)程中，MES軟件就像一個(gè)軍隊(duì)的將軍一樣，指揮調(diào)度晶圓在不同設(shè)備間流轉(zhuǎn)，完成近1000道工序。如果軟件癱瘓了，整個(gè)Fab廠就停擺了。 具體來(lái)看，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)3條主線發(fā)揮作用，第一，把流程控制到位，每一片晶圓的每一個(gè)流程都需要正確；第二，把設(shè)備控制到位，每個(gè)設(shè)備在哪個(gè)時(shí)間做什么事必須嚴(yán)格控制到位；第三，與搬運(yùn)系統(tǒng)對(duì)接，保證設(shè)備不閑置。在生產(chǎn)線上，MES系統(tǒng)的每一個(gè)執(zhí)行都必須嚴(yán)格到位。

可以說(shuō)，MES系統(tǒng)的存在可以成功彌合企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備之間的間隔，直擊企業(yè)痛點(diǎn)，降低生產(chǎn)周期，減少質(zhì)量瑕疵等，提高企業(yè)效益。MES軟件是未來(lái)智能制造不可或缺的一部分。 然而，如同芯片一樣，在半導(dǎo)體生產(chǎn)管理類(lèi)軟件領(lǐng)域，也是國(guó)外壟斷的局面，如IBM和應(yīng)用材料的MES軟件都已經(jīng)很成熟。歐美是工業(yè)軟件的起源地，也是工業(yè)軟件最大的市場(chǎng)，由于半導(dǎo)體工業(yè)軟件需要時(shí)間積累，在項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中不斷完善，國(guó)外占據(jù)了時(shí)間和市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)?？傮w而言，國(guó)外軟件在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域仍然占領(lǐng)中高端市場(chǎng)，尤其是高端市場(chǎng)幾乎是壟斷局面。

看向國(guó)內(nèi)，國(guó)內(nèi)在4-6寸晶圓制造廠已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。而到了8寸晶圓廠就開(kāi)始有差距，超過(guò)50%市場(chǎng)都是被外資占領(lǐng)。12寸基本被外資壟斷。形成這樣差異的原因，是因?yàn)椴煌叽绲木A廠的生產(chǎn)過(guò)程是不一樣的，4-6寸主要是靠人力來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間操作的，8寸是半人工、半自動(dòng)化，12寸是全自動(dòng)化，尺寸越大，對(duì)軟件的要求也越高。

如果半導(dǎo)體制造軟件也像EDA軟件那樣被卡，那么國(guó)內(nèi)的全自動(dòng)化的12寸晶圓廠將難以開(kāi)工。在如今國(guó)際貿(mào)易環(huán)境復(fù)雜多變的環(huán)境下，半導(dǎo)體制造軟件國(guó)產(chǎn)化替代是長(zhǎng)期趨勢(shì)。再加上我國(guó)制造業(yè)長(zhǎng)期處于中低端，制造業(yè)對(duì)于轉(zhuǎn)型升級(jí)的需求十分迫切。那么，國(guó)內(nèi)制造軟件已經(jīng)到達(dá)什么樣的高度呢？他們能否勝任12寸晶圓廠的國(guó)產(chǎn)替代呢？

國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體制造軟件的實(shí)力

這幾年，乘著半導(dǎo)體崛起的雄風(fēng)，國(guó)產(chǎn)CIM軟件需求激增，我們也陸續(xù)看到，國(guó)內(nèi)不少半導(dǎo)體制造軟件初創(chuàng)企業(yè)的融資信息逐漸浮出水面，在資本介入下，各大國(guó)內(nèi)品牌發(fā)展更快更強(qiáng)，競(jìng)爭(zhēng)也將更為激烈。 但是，有這么一家企業(yè)，20年前就開(kāi)始進(jìn)軍泛半導(dǎo)體市場(chǎng)。早在2000年，它就為紹興華越微電子開(kāi)發(fā)了MES軟件，2001年這套系統(tǒng)被用于上海新進(jìn)半導(dǎo)體六寸線，至今仍被客戶使用。這也是國(guó)內(nèi)率先擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、完全商品化的泛半導(dǎo)體行業(yè)MES軟件之一。這家企業(yè)就是上揚(yáng)軟件。

作為一家以技術(shù)為導(dǎo)向的企業(yè)，上揚(yáng)軟件20年不斷在軟件領(lǐng)域深耕，發(fā)展至今，上揚(yáng)軟件可為半導(dǎo)體制造企業(yè)提供CIM整體解決方案，即MES、SPC、EAP、RMS、FDC和MDM等系統(tǒng)。上揚(yáng)軟件推出的myCIM MES系統(tǒng)主要面向半導(dǎo)體、光伏、LED三大領(lǐng)域，而且其已獲得國(guó)內(nèi)光伏領(lǐng)域頭部企業(yè)的認(rèn)可，在半導(dǎo)體領(lǐng)域可應(yīng)用于半導(dǎo)體襯底材料、前道晶圓制造、后道封裝測(cè)試等環(huán)節(jié)。 那么在半導(dǎo)體制造的實(shí)力幾何呢？據(jù)了解，上揚(yáng)軟件的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES能夠支撐8寸半導(dǎo)體產(chǎn)線5萬(wàn)片/月的產(chǎn)能（后續(xù)將能支持10萬(wàn)片/月的產(chǎn)能）、6寸線20萬(wàn)片/月的產(chǎn)能。并且，已經(jīng)完成了12寸半導(dǎo)體量產(chǎn)線MES的研發(fā)，正在業(yè)界推廣應(yīng)用。

如前文所指，12寸產(chǎn)線前道最難，上揚(yáng)軟件奮斗20年終于走到了可實(shí)現(xiàn)12寸產(chǎn)線量產(chǎn)的機(jī)會(huì)。2019年，上揚(yáng)軟件推出了新產(chǎn)品myCIM 4.0，填補(bǔ)了12寸半導(dǎo)體MES系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的空白，使上揚(yáng)軟件成為國(guó)內(nèi)率先擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體全自動(dòng)化CIM軟件方案的軟件公司。

但這只是萬(wàn)里長(zhǎng)征的一小步，軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)，還要經(jīng)過(guò)項(xiàng)目不斷的試錯(cuò)，不斷的積累經(jīng)驗(yàn)值，最后才能成為一個(gè)成熟的產(chǎn)品。

據(jù)了解，上揚(yáng)軟件已經(jīng)接到國(guó)內(nèi)12寸的項(xiàng)目，而且在今年年初的項(xiàng)目初步驗(yàn)收中，整體測(cè)試效果達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)。

在國(guó)內(nèi)的4寸到12寸的前道、封裝、材料廠中，都可以看到上揚(yáng)軟件的身影。迄今為止，采用上揚(yáng)軟件產(chǎn)品和服務(wù)的眾多國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體制造企業(yè)有：中芯、歌爾、格科、長(zhǎng)電、天科合達(dá)、有研等行業(yè)頭部企業(yè)。 不同于國(guó)外的晶圓廠客戶對(duì)軟件系統(tǒng)都較為了解，國(guó)內(nèi)的晶圓廠缺乏經(jīng)驗(yàn)，很多客戶并不知道自己要什么樣的系統(tǒng)，所以需要軟件供應(yīng)商來(lái)加以引導(dǎo)。有如此多知名的半導(dǎo)體企業(yè)的背書(shū)，再加上上揚(yáng)軟件針對(duì)高科技制造業(yè)的完整CIM解決方案、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MES解決方案、優(yōu)質(zhì)的本土化服務(wù)以及技術(shù)創(chuàng)新性，使得上揚(yáng)軟件能夠更好的服務(wù)于本土的晶圓廠客戶。

結(jié)語(yǔ)

在如今國(guó)產(chǎn)替代的大環(huán)境下，國(guó)產(chǎn)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MES系統(tǒng)迎來(lái)了大展拳腳的機(jī)會(huì)，半導(dǎo)體制造要想硬氣，必離不開(kāi)這些軟件系統(tǒng)的支持，不斷發(fā)展起來(lái)的軟件系統(tǒng)也將為半導(dǎo)體智能制造的變革提供強(qiáng)有力的支持和引導(dǎo)。光刻機(jī)很重要，材料很重要，EDA軟件很重要，MES軟件也很重要。半導(dǎo)體行業(yè)任何一個(gè)環(huán)節(jié)都不能放過(guò)，每一環(huán)都無(wú)比重要，需要所有產(chǎn)業(yè)鏈的全力支持。

責(zé)任編輯：lq6