近日，有媒體報(bào)道稱，中芯國際在北京新建的12英寸晶圓廠CIM國產(chǎn)化項(xiàng)目于近期被迫暫停，原因是該項(xiàng)目技術(shù)承包方上揚(yáng)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(xiàng)目暫停。

該爆料顯示，上揚(yáng)軟件負(fù)責(zé)該項(xiàng)目實(shí)施的上百人團(tuán)隊(duì)已經(jīng)全部撤離中芯國際北京辦公地，回到原來的工作地點(diǎn)，且多位負(fù)責(zé)該項(xiàng)目研發(fā)的高級(jí)別技術(shù)人員已經(jīng)離職。截至目前，中芯國際方面尚未對(duì)相關(guān)事宜進(jìn)行公示或回應(yīng)。

但在昨天下午，上揚(yáng)軟件的相關(guān)負(fù)責(zé)人則首先出面澄清：“首先，中芯國際北京項(xiàng)目并未暫停，上揚(yáng)團(tuán)隊(duì)仍然在為其進(jìn)行軟件開發(fā)，由于疫情反復(fù)，項(xiàng)目由集中開發(fā)改為遠(yuǎn)程開發(fā)，這樣的方式既能解決疫情對(duì)晶圓廠的影響，也能提高效率完成客戶的開發(fā)需求。此外，目前項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及團(tuán)隊(duì)穩(wěn)定，相關(guān)項(xiàng)目人員并未出現(xiàn)離職現(xiàn)象，且仍堅(jiān)守崗位，為該項(xiàng)目盡心盡責(zé)。”

據(jù)了解，在去年2月時(shí)，中芯國際與國家大基金在北京聯(lián)合投資建設(shè)了中芯京城12英寸項(xiàng)目，總投資約為497億元，共分兩期建設(shè)，一期項(xiàng)目計(jì)劃于2024年完工，建設(shè)規(guī)模約為24萬平方米，包含F(xiàn)AB3P1生產(chǎn)廠房及配套建筑、構(gòu)筑物等，建成后將達(dá)成每月約10萬片12英寸晶圓產(chǎn)能。

在12英寸項(xiàng)目之前，上揚(yáng)軟件與中芯國際已經(jīng)有過接觸，雙方曾在8寸芯片產(chǎn)線CIM系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)項(xiàng)目上進(jìn)行過合作。合作期間，上揚(yáng)軟件甚至為中芯國際在北京建立了一個(gè)研發(fā)中心，在人力方面，上揚(yáng)先后投資了100余人。

自1999年成立以來，總部位于上海的上揚(yáng)軟件一直在半導(dǎo)體、光伏和LED等行業(yè)深耕，目前已在國內(nèi)外多地建立起分支結(jié)構(gòu)，員工人數(shù)近300人，技術(shù)人員占比高達(dá)90%。 

在2021年期間，上揚(yáng)軟件先后完成了數(shù)億元的C1、C2輪融資，其中就包括國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金、哈勃資本（華為）、中芯聚源等半導(dǎo)體企業(yè)，融資主要用于產(chǎn)品的研發(fā)，即12寸半導(dǎo)體量產(chǎn)線的CIM系統(tǒng)myCIM 4.0。 

晶圓生產(chǎn)制造的“中樞大腦”

在過去的十幾年中，我國的芯片產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速成長，產(chǎn)值年均復(fù)合增長率達(dá)19.2%，遠(yuǎn)高于全球4.5%的增長率，取得的一系列成就更是有目共睹，但在高增長之外，我國芯片的進(jìn)口比例特別是高端芯片對(duì)外依賴程度依舊處在較高水平。

若想在未來突破這種局面，我國不僅要在芯片設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體材料、生產(chǎn)工藝等方面持續(xù)突破，更要在晶圓廠的生產(chǎn)制造系統(tǒng)方面進(jìn)行迭代升級(jí)。隨著國內(nèi)晶圓廠的持續(xù)擴(kuò)張建廠，支撐其生產(chǎn)制造全流程的“生命級(jí)軟件”——CIM系統(tǒng)，已成為晶圓廠乃至整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。

作為晶圓廠生產(chǎn)制造的“中樞大腦”，CIM系統(tǒng)（Computer Integrated Manu-facturing，計(jì)算機(jī)集成制造）是部署在半導(dǎo)體晶圓制造及先進(jìn)封測(cè)工廠內(nèi)部的生命級(jí)軟件系統(tǒng)，其作用是用計(jì)算機(jī)軟件把整個(gè)制造過程集成在一起。通常來說，CIM系統(tǒng)集成了制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、設(shè)備管理系統(tǒng)EAP、統(tǒng)計(jì)過程控制SPC、配方管理系統(tǒng)RMS、先進(jìn)過程控制APC、實(shí)時(shí)調(diào)度排產(chǎn)系統(tǒng)APS、故障偵測(cè)及分類FDC、良率管理系統(tǒng)YMS系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵系統(tǒng)，貫穿芯片生產(chǎn)的生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)運(yùn)營和生產(chǎn)控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并對(duì)設(shè)備和工廠人員進(jìn)行管控。如果沒有CIM系統(tǒng)，則無法有效組織大規(guī)模的生產(chǎn)活動(dòng)，CIM系統(tǒng)的先進(jìn)程度也將直接影響生產(chǎn)效率、良率控制、半導(dǎo)體企業(yè)的訂單能力和議價(jià)能力，進(jìn)而影響半導(dǎo)體企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

對(duì)于晶圓和封測(cè)廠商來說，最關(guān)注的核心指標(biāo)莫過于產(chǎn)能和良率，這與企業(yè)的營收利潤息息相關(guān)。但隨著工藝升級(jí)和產(chǎn)能加大，影響核心指標(biāo)的環(huán)節(jié)和因素越來越多，各環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性、復(fù)雜性也在不斷提升，廠商多年積累的經(jīng)驗(yàn)面臨著低效和失效的風(fēng)險(xiǎn)。

以芯片產(chǎn)線為例，其生產(chǎn)制造的復(fù)雜程度幾乎呈現(xiàn)出幾何級(jí)的增長，流程也在不斷延長。當(dāng)晶圓從8英寸升級(jí)至12英寸，背后的技術(shù)難度則大幅提升，在12英寸晶圓制造的過程中，每一片晶圓都需要在成百上千臺(tái)機(jī)器設(shè)備之間進(jìn)行流轉(zhuǎn)，前前后后加起來可多達(dá)1000余道工藝。而面對(duì)如此復(fù)雜的流程，在每個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格把控，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響最終的良率和芯片，也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，使得CIM系統(tǒng)必須持續(xù)升級(jí)迭代，才能滿足和支撐行業(yè)的快速成長。

國產(chǎn)替代不能重“硬”輕“軟”

軟件是智能的載體，工業(yè)軟件更是智能制造的關(guān)鍵一環(huán)，在高端制造領(lǐng)域是不可或缺的基礎(chǔ)性工具，但在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的數(shù)十年里，卻一直存在著“重硬輕軟”的現(xiàn)象，這也是制約我國晶圓廠搶占中高端市場(chǎng)的重要因素之一。

與芯片一樣，在類似半導(dǎo)體生產(chǎn)管理的軟件領(lǐng)域，也基本上被外國企業(yè)所壟斷，國外企業(yè)開發(fā)的軟件也更加成熟。上揚(yáng)軟件公司董事長兼CEO 呂凌志博士曾經(jīng)在接受采訪時(shí)說過，人們都說光刻機(jī)很重要，但是它如果停機(jī)，只影響某一道工藝的生產(chǎn)，可如果CIM系統(tǒng)停線宕機(jī)，將影響整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)營，因此一定要把軟件做得非?？煽?。但在中國的12吋生產(chǎn)線上，目前使用的還多是國外的軟件，作為國內(nèi)廠商我們自身必須實(shí)現(xiàn)突破。

2019年時(shí)，上揚(yáng)軟件就成功推出myCIM 4.0系統(tǒng)，填補(bǔ)了12寸半導(dǎo)體產(chǎn)線CIM系統(tǒng)國產(chǎn)化的空白，上揚(yáng)軟件也因此成為國內(nèi)率先擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體全自動(dòng)CIM軟件的公司。 

不過，從工業(yè)軟件的發(fā)展歷史來看，歐美既是工業(yè)軟件的起源地，也是工業(yè)軟件最大的市場(chǎng)，對(duì)于半導(dǎo)體領(lǐng)域的工業(yè)軟件來說，則更需要時(shí)間上的積累，在一個(gè)個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過程中不斷完善。從這個(gè)角度來說，國外企業(yè)占據(jù)了時(shí)間和市場(chǎng)的“天時(shí)地利”。

對(duì)于國內(nèi)廠商來說，現(xiàn)狀是目前4-6寸的晶圓制造廠已基本實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，到了8寸晶圓廠就開始有差距，超過50%市場(chǎng)都是被外資占領(lǐng)，12寸則基本被外資壟斷。而之所以形成這樣的差異，是因?yàn)椴煌叽绲木A生產(chǎn)過程并不相同，4-6寸主要是靠人力來實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的操作，8寸是半人工、半自動(dòng)化，12寸則是全自動(dòng)化，尺寸越大，對(duì)軟件的要求也越高。

隨著近年來始料未及的缺芯潮和建廠潮，越來越多的晶圓廠已開始意識(shí)到芯片生產(chǎn)制造相關(guān)軟件的重要性，“以柔克剛”成為解決問題的關(guān)鍵。如果半導(dǎo)體制造的軟件也像EDA軟件那樣被卡，那國內(nèi)全自動(dòng)化的12寸晶圓廠將難以開工。據(jù)呂凌志回憶，在他剛回國的時(shí)候，中芯國際、華虹都在用國外軟件，直到今天中芯國際的12英寸量產(chǎn)線和華宏量產(chǎn)線都還在用國外軟件。但是從去年起，中芯國際已經(jīng)逐漸在寧波生產(chǎn)線、紹興生產(chǎn)線中使用國產(chǎn)的核心軟件。在我國半導(dǎo)體不斷面臨著打壓和封鎖的大環(huán)境下，半導(dǎo)體制造軟件的國產(chǎn)化替代將成為長期趨勢(shì)。

寫在最后

今年1月時(shí)，在國務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》中就曾指出，要加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，培育壯大集成電路、人工智能等數(shù)字產(chǎn)業(yè)，加快集成適配和迭代優(yōu)化，推動(dòng)軟件產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，提升關(guān)鍵軟硬件技術(shù)創(chuàng)新和供給能力。

對(duì)于半導(dǎo)體生產(chǎn)制造領(lǐng)域來說，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化后，更具價(jià)值的則是充分調(diào)用制造中源源不斷地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源，依據(jù)目前的工藝制程，一片芯片的生產(chǎn)工序至少需要經(jīng)歷數(shù)百道甚至數(shù)千道工藝和數(shù)百臺(tái)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備僅運(yùn)轉(zhuǎn)24小時(shí)就能產(chǎn)生TB級(jí)的海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和智能預(yù)測(cè)，將能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化控制，真正實(shí)現(xiàn)無人智能工廠。同時(shí)，這些寶貴的數(shù)據(jù)也是各類軟件朝著更全面的功能、更優(yōu)異的性能發(fā)展的必要“養(yǎng)料”。

面對(duì)全球疫情反復(fù)和日益嚴(yán)峻的產(chǎn)業(yè)鏈安全挑戰(zhàn)，類似CIM系統(tǒng)等起到重要作用的軟件能否成功落地，不僅取決于軟件自身的技術(shù)實(shí)力和成熟度，還需要國內(nèi)的軟件廠商具備豐富、全面的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，而這些都需要保持一種“長期主義”的工匠精神才能實(shí)現(xiàn)，把時(shí)間拉長來看，我們的機(jī)會(huì)還有很多。