近日美國(guó)國(guó)會(huì)眾議院通過(guò)了涉及2800億美元的《芯片和科學(xué)法案》，并已由美國(guó)總統(tǒng)拜登簽署成為法律，該法案將向半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供約527億美元的資金補(bǔ)貼，以鼓勵(lì)企業(yè)在美國(guó)研發(fā)和制造芯片，并為企業(yè)提供25%的投資稅抵免（約242億美元），該法案的實(shí)施預(yù)計(jì)可撬動(dòng)十倍以上的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)投資，影響深遠(yuǎn)。
疊加當(dāng)前復(fù)雜地緣政治形勢(shì)及新冠疫情的持續(xù)，中國(guó)大陸半導(dǎo)體制造業(yè)發(fā)展也要有自己的一套應(yīng)對(duì)措施，包括是不是倡議全面布局中國(guó)版本的Chip 4聯(lián)盟體系。在這樣全球變革的“時(shí)間窗口”，半導(dǎo)體CIM行業(yè)有望迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。
CIM是生產(chǎn)控制類(lèi)工業(yè)軟件的“大集成”，更有助于理解的是、很多時(shí)候我們推行“行勝于語(yǔ)言”或者“知是行之始，行是知之成”，“做到”比“知道”更重要，這就是說(shuō)半導(dǎo)體及集成電路產(chǎn)業(yè)，為什么晶圓/芯片制造的環(huán)節(jié)是資本密集、技術(shù)密集的核心產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)，而此前大部分關(guān)注的EDA/IP等則集中在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，距離智能制造大規(guī)模流片量產(chǎn)的環(huán)節(jié)，還有一定的“產(chǎn)業(yè)鏈”距離。做到、做出產(chǎn)品，其中隱蔽工程或者隱含的know-how是眾多工業(yè)系統(tǒng)及軟件的鮮為人知的難點(diǎn)。
隨著晶圓代工技術(shù)更新迭代，8英寸和12英寸晶圓已成為晶圓代工廠(chǎng)的主流配置。其中，8英寸主要用于成熟制程及特種制程，在下游NOR Flash、指紋識(shí)別芯片、電源芯片等產(chǎn)品需求的驅(qū)動(dòng)下，8英寸晶圓代工產(chǎn)能目前處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，已有部分客戶(hù)開(kāi)始將產(chǎn)品從8英寸轉(zhuǎn)向12英寸生產(chǎn)。12英寸的晶圓直徑為300mm，其面積是8英寸晶圓的2.25倍，晶圓尺寸的擴(kuò)大使每片晶圓可切割的芯片數(shù)量上升。隨著晶圓尺寸的升級(jí)以及良率的上升，單位面積芯片的成本將顯著降低，晶圓廠(chǎng)追逐12英寸大尺寸產(chǎn)線(xiàn)的建設(shè)升級(jí)是大勢(shì)所趨。
在系統(tǒng)集成和自動(dòng)化程度方面，8英寸以半自動(dòng)廠(chǎng)為主，12英寸基本都是全自動(dòng)，而在一座12英寸晶圓廠(chǎng)中，每一片晶圓要在幾百甚至千臺(tái)設(shè)備間、工藝往復(fù)的流轉(zhuǎn)，生產(chǎn)工序超過(guò)千道，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出差錯(cuò)都會(huì)直接影響良率和效率。而要確保上千道環(huán)節(jié)中的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”協(xié)同順暢并非易事，先進(jìn)制造工廠(chǎng)對(duì)于一套高效可靠的半導(dǎo)體CIM/MES工業(yè)制造軟件的依賴(lài)將越來(lái)越大。一定程度上，CIM/MES工業(yè)軟件系統(tǒng)的優(yōu)劣將影響半導(dǎo)體工廠(chǎng)的良率控制、成本效益和生產(chǎn)效率，決定半導(dǎo)體制造企業(yè)的訂單能力和議價(jià)能力，最終決定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
據(jù)芯榜團(tuán)隊(duì)實(shí)際調(diào)研和行業(yè)實(shí)踐的了解，世界上絕大多數(shù)的半導(dǎo)體制造企業(yè)都采用IBM和美國(guó)應(yīng)用材料（Applied Materials）的MES/CIM軟件，由于歐美是工業(yè)軟件起源地，也是工業(yè)軟件最大的市場(chǎng)，而且半導(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)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)。在半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化替代、大數(shù)據(jù)信息安全的浪潮下，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體系統(tǒng)和工業(yè)軟件仍有角力空間及破局機(jī)會(huì)。
CIM集合數(shù)十種工業(yè)軟件于一身，行業(yè)進(jìn)入門(mén)檻較高。CIM(Computer Integrated Manufacturing,計(jì)算機(jī)集成制造）最早是Joseph Harrington博士在1974年發(fā)表的論文《Computer Integrated Manufacturing》提出的，CIM是組織、管理、運(yùn)營(yíng)、協(xié)作智能制造企業(yè)的生產(chǎn)工具系統(tǒng)，通過(guò)創(chuàng)建自動(dòng)化制造流程，替代人力并全面提升制造效率。CIM系統(tǒng)由數(shù)十種軟件組成，如核心的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、設(shè)備自動(dòng)化EAP、先進(jìn)制程控制APC、實(shí)時(shí)調(diào)度系統(tǒng)RTD、自動(dòng)排產(chǎn)系統(tǒng)APS等等。在上周芯榜北京團(tuán)隊(duì)拜訪(fǎng)清華相關(guān)教授的時(shí)候，交流觀點(diǎn)顯示，半導(dǎo)體CIM/MES系統(tǒng)大集成進(jìn)入門(mén)檻高，需要多方協(xié)作配合也需要在生產(chǎn)控制、企業(yè)管理、多級(jí)協(xié)作等擁有大量行業(yè)細(xì)分領(lǐng)域的know-how和系統(tǒng)集成與軟件開(kāi)發(fā)能力，CIM是智能制造和工程的沉淀和知識(shí)的“結(jié)晶”。
02 上揚(yáng)軟件從“嶄露頭角”到“破局之路”
芯榜持續(xù)關(guān)注的中國(guó)半導(dǎo)體MES/CIM軟件行業(yè)企業(yè)——上揚(yáng)軟件，自 2001年自主研發(fā)的中國(guó)大陸用于晶圓廠(chǎng)流程的第一套MES系統(tǒng)至今，上揚(yáng)軟件以其攻堅(jiān)克難、誠(chéng)信、善良、勤勞的核心價(jià)值觀，二十年如一日的對(duì)行業(yè)熱愛(ài)和堅(jiān)守，先后完成國(guó)內(nèi)從4/5/6英寸到多家8英寸廠(chǎng)的MES/CIM軟件系統(tǒng)建設(shè)及驗(yàn)收交付，在12英寸晶圓廠(chǎng)MES/CIM軟件系統(tǒng)上也實(shí)現(xiàn)重大突破，完成用于12英寸半導(dǎo)體量產(chǎn)線(xiàn)MES系統(tǒng)myCIM 4.0開(kāi)發(fā)。
工業(yè)軟件是中國(guó)制造業(yè)由“大”到“強(qiáng)”的工業(yè)4.0轉(zhuǎn)型升級(jí)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，上揚(yáng)軟件將長(zhǎng)期受益于“卡脖子”技術(shù)突破、國(guó)產(chǎn)化替代、國(guó)家半導(dǎo)體智能制造核心數(shù)據(jù)安全的三大β紅利驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)加持，未來(lái)有望保持中高速穩(wěn)健增長(zhǎng)，成長(zhǎng)確定性強(qiáng)，屬于戰(zhàn)略性稀缺標(biāo)的。
上揚(yáng)軟件從1999年正式成立至今已逾二十年，公司是國(guó)內(nèi)最早專(zhuān)門(mén)為半導(dǎo)體、太陽(yáng)能光伏、LED、面板等高科技制造業(yè)市場(chǎng)龍頭提供整體解決方案的軟件公司，創(chuàng)下8英寸到目前12英寸晶圓廠(chǎng)MES/CIM系統(tǒng)多個(gè)“首次最佳實(shí)踐”，首個(gè)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體工業(yè)軟件出口美國(guó)，首個(gè)使用國(guó)產(chǎn)MES的8寸量產(chǎn)線(xiàn)：產(chǎn)能達(dá)10萬(wàn)片/月，首個(gè)Micro LED量產(chǎn)線(xiàn)MES項(xiàng)目等。上揚(yáng)軟件將長(zhǎng)期受益于“卡脖子”技術(shù)突破、國(guó)產(chǎn)替代和國(guó)家半導(dǎo)體智能制造核心數(shù)據(jù)安全三大β紅利，未來(lái)有望保持中高速增長(zhǎng)，成長(zhǎng)確定性強(qiáng)，且是戰(zhàn)略性稀缺標(biāo)的。
CIM相當(dāng)于半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)的“EDA”、重要性和“EDA”相當(dāng)。在半導(dǎo)體及集成電路領(lǐng)域，主要的臺(tái)積電等國(guó)際頭部IDM或Foundry企業(yè)，基本采用美國(guó)應(yīng)用材料（Applied Materials）和IBM兩家國(guó)際大廠(chǎng)的CIM/MES系統(tǒng)，工業(yè)軟件的產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史也離不開(kāi)自研和并購(gòu)的道路。早在1995年IBM發(fā)布的POSEIDEM系統(tǒng)，到1999年基于此系統(tǒng)迭代開(kāi)發(fā)SiView系統(tǒng)，到1998年美國(guó)應(yīng)用材料收購(gòu)Cosilium，2006年收購(gòu)Brooks Automation旗下的Brook Software部門(mén)，目前海外廠(chǎng)商也持有者很多工業(yè)、智能制造和工程領(lǐng)域的秘密配方（Secret Recipe），這也是隱蔽的Know-how，因此工業(yè)軟件在行業(yè)摸爬滾打的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、可靠性、效率等都是“實(shí)踐出真知”的具體體現(xiàn)。
03 國(guó)產(chǎn)MES/CIM軟件的未來(lái)
工業(yè)軟件難以速成，處于金字塔頂端的半導(dǎo)體MES/CIM系統(tǒng)解決方案更是如此。開(kāi)發(fā)難，達(dá)到成熟、好用、高效、可靠更難，回顧國(guó)際MES/CIM軟件系統(tǒng)巨頭IBM和應(yīng)用材料（Applied Materials）的成長(zhǎng)之路，實(shí)際上就是一部伴隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的并購(gòu)史，利用先發(fā)優(yōu)勢(shì)通過(guò)資本運(yùn)作不斷增加自身實(shí)力，并結(jié)合晶圓廠(chǎng)的超大規(guī)模投資特點(diǎn)，與晶圓廠(chǎng)形成極強(qiáng)粘性，最終壟斷市場(chǎng)。
國(guó)內(nèi)的MES/CIM軟件企業(yè)發(fā)展時(shí)間短，更需要國(guó)家政策扶持、資本助力以及客戶(hù)支撐，在半導(dǎo)體制造、大數(shù)據(jù)和信息安全的這個(gè)核心子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代全面突圍。
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