國產半導體制造行業的軟實力與硬實力

這一波缺芯前所未有，也是始料未及，“缺芯”已成為2021年半導體產業的一大重要標簽，為此全球半導體巨頭爭相擴產，數千億美元砸向晶圓制造，來緩解芯片產能危機以及鞏固新一輪競爭周期中的身位。據統計，全球19家公司有30個新增或擴產項目的情況，不包括存儲擴產項目）。

在擴產的同時，保證現有工廠的順利運行，提升效率和良率是很重要的事情。然而半導體制造精細化程度較高，流程較為復雜，要確保上千道工序中的人、機、料、法、環協同順暢不是易事，在這個過程中，就需要制造軟件的指揮和控制。說到軟件，我們最為了解的當屬EDA設計軟件，去年美國對華為軟件的出口管制，EDA設計軟件三巨頭牢牢把握住了芯片設計的命脈，也讓我們見識了EDA設計軟件之于芯片的重要性，但其實，在半導體制造軟件在芯片制造過程中也有著很重要的地位。

半導體智能制造的“大腦”

半導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雜。晶圓廠在車間生產制造過程中面臨生產過程不透明、現場信息反饋難、設備運行狀態監控難等諸多痛點，大多數企業渴望加強對生產過程的管理。 半導體制造端的軟件主要有CIM軟件，CIM（Computer Integrated Manufacturing）計算機集成制造系統是部署在半導體晶圓制造以及先進封測工廠內部的生命級軟件系統。它包括制造執行系統（MES）、統計過程控制系統（SPC）、設備自動化方案（EAP）、配方管理系統（RMS）、良率管理系統（YMS）等。由于CIM一直被外商占據主流市場，因此不被外界所熟知。

在整個CIM系統中，尤以MES最為核心，什么是MES？制造執行系統（Manufacturing Execution System，簡稱MES）是面向晶圓制造廠執行層的生產信息化管理系統，被喻為芯片制造的“大腦”，控制和管理芯片制造的全過程。通俗的來說，MES系統主要功能就是解決“如何生產”的問題。在晶圓制造過程中，MES軟件就像一個軍隊的將軍一樣，指揮調度晶圓在不同設備間流轉，完成近1000道工序。如果軟件癱瘓了，整個Fab廠就停擺了。 具體來看，整個系統通過3條主線發揮作用，第一，把流程控制到位，每一片晶圓的每一個流程都需要正確；第二，把設備控制到位，每個設備在哪個時間做什么事必須嚴格控制到位；第三，與搬運系統對接，保證設備不閑置。在生產線上，MES系統的每一個執行都必須嚴格到位。

可以說，MES系統的存在可以成功彌合企業計劃層和生產車間設備之間的間隔，直擊企業痛點，降低生產周期，減少質量瑕疵等，提高企業效益。MES軟件是未來智能制造不可或缺的一部分。 然而，如同芯片一樣，在半導體生產管理類軟件領域，也是國外壟斷的局面，如IBM和應用材料的MES軟件都已經很成熟。歐美是工業軟件的起源地，也是工業軟件最大的市場，由于半導體工業軟件需要時間積累，在項目的實施過程中不斷完善，國外占據了時間和市場的優勢?？傮w而言，國外軟件在半導體制造領域仍然占領中高端市場，尤其是高端市場幾乎是壟斷局面。

看向國內，國內在4-6寸晶圓制造廠已基本實現國產化。而到了8寸晶圓廠就開始有差距，超過50%市場都是被外資占領。12寸基本被外資壟斷。形成這樣差異的原因，是因為不同尺寸的晶圓廠的生產過程是不一樣的，4-6寸主要是靠人力來實現設備之間操作的，8寸是半人工、半自動化，12寸是全自動化，尺寸越大，對軟件的要求也越高。

如果半導體制造軟件也像EDA軟件那樣被卡，那么國內的全自動化的12寸晶圓廠將難以開工。在如今國際貿易環境復雜多變的環境下，半導體制造軟件國產化替代是長期趨勢。再加上我國制造業長期處于中低端，制造業對于轉型升級的需求十分迫切。那么，國內制造軟件已經到達什么樣的高度呢？他們能否勝任12寸晶圓廠的國產替代呢？

國產半導體制造軟件的實力

這幾年，乘著半導體崛起的雄風，國產CIM軟件需求激增，我們也陸續看到，國內不少半導體制造軟件初創企業的融資信息逐漸浮出水面，在資本介入下，各大國內品牌發展更快更強，競爭也將更為激烈。 但是，有這么一家企業，20年前就開始進軍泛半導體市場。早在2000年，它就為紹興華越微電子開發了MES軟件，2001年這套系統被用于上海新進半導體六寸線，至今仍被客戶使用。這也是國內率先擁有自主知識產權、完全商品化的泛半導體行業MES軟件之一。這家企業就是上揚軟件。

作為一家以技術為導向的企業，上揚軟件20年不斷在軟件領域深耕，發展至今，上揚軟件可為半導體制造企業提供CIM整體解決方案，即MES、SPC、EAP、RMS、FDC和MDM等系統。上揚軟件推出的myCIM MES系統主要面向半導體、光伏、LED三大領域，而且其已獲得國內光伏領域頭部企業的認可，在半導體領域可應用于半導體襯底材料、前道晶圓制造、后道封裝測試等環節。 那么在半導體制造的實力幾何呢？據了解，上揚軟件的制造執行系統MES能夠支撐8寸半導體產線5萬片/月的產能（后續將能支持10萬片/月的產能）、6寸線20萬片/月的產能。并且，已經完成了12寸半導體量產線MES的研發，正在業界推廣應用。

如前文所指，12寸產線前道最難，上揚軟件奮斗20年終于走到了可實現12寸產線量產的機會。2019年，上揚軟件推出了新產品myCIM 4.0，填補了12寸半導體MES系統國產化的空白，使上揚軟件成為國內率先擁有自主知識產權的半導體全自動化CIM軟件方案的軟件公司。

但這只是萬里長征的一小步，軟件開發出來，還要經過項目不斷的試錯，不斷的積累經驗值，最后才能成為一個成熟的產品。

據了解，上揚軟件已經接到國內12寸的項目，而且在今年年初的項目初步驗收中，整體測試效果達到預計目標。

在國內的4寸到12寸的前道、封裝、材料廠中，都可以看到上揚軟件的身影。迄今為止，采用上揚軟件產品和服務的眾多國內外半導體制造企業有：中芯、歌爾、格科、長電、天科合達、有研等行業頭部企業。 不同于國外的晶圓廠客戶對軟件系統都較為了解，國內的晶圓廠缺乏經驗，很多客戶并不知道自己要什么樣的系統，所以需要軟件供應商來加以引導。有如此多知名的半導體企業的背書，再加上上揚軟件針對高科技制造業的完整CIM解決方案、具有自主知識產權的MES解決方案、優質的本土化服務以及技術創新性，使得上揚軟件能夠更好的服務于本土的晶圓廠客戶。

結語

在如今國產替代的大環境下，國產自有知識產權的MES系統迎來了大展拳腳的機會，半導體制造要想硬氣，必離不開這些軟件系統的支持，不斷發展起來的軟件系統也將為半導體智能制造的變革提供強有力的支持和引導。光刻機很重要，材料很重要，EDA軟件很重要，MES軟件也很重要。半導體行業任何一個環節都不能放過，每一環都無比重要，需要所有產業鏈的全力支持。

責任編輯：lq6