在芯片產(chǎn)業(yè)中，被國外斷的技術(shù)和品，不止光機，也不止 EDA。芯片制造過程中需的工業(yè)軟，也曾被國巨頭壟斷了近 40 年，它就是芯制造的大管：CIM（Computer Integrated Manufacturing，計算機集成制造）掌控晶圓生的大腦CIM 是掌控半導(dǎo)體制造的生級系統(tǒng)，被業(yè)稱為制造大腦，可以單地將它理為制造相關(guān)業(yè)軟件的集體。它覆蓋產(chǎn)品整個生周期 [1]，由 MES（生產(chǎn)執(zhí)行統(tǒng)）、EAP（裝備控制臺）、SPC（統(tǒng)計過程制）、YMS（良率分析制系統(tǒng)）、APC（先進過程控制）、PDC（故障偵測及分類）RTS（FAB 實時調(diào)度排產(chǎn)系統(tǒng)）數(shù)十種軟件統(tǒng)組成。[2]整個 CIM 系統(tǒng)中，MES 尤為重要，決定整個代工廠發(fā)展水平，本約占 CIM 系統(tǒng)的 15%，一旦該系統(tǒng)出現(xiàn)題，將會導(dǎo)上億元的損 [3]。MES 是指揮芯片制造的套智慧經(jīng)營統(tǒng)，包含產(chǎn)流定義、設(shè)管理、材料動管理、制跟蹤與工藝據(jù)管理幾個分 [4]。由于 MES 核心地位，行業(yè)通常在及 CIM 時連帶 MES，即 CIM / MES。說了這么多，CIM 究竟是做什的？一是統(tǒng)管理制造生流程，提升產(chǎn)良率和效；二是實現(xiàn)動化的智能造，幫助制商快速部署統(tǒng)，增強在本、質(zhì)量和產(chǎn)周期上的爭。[5]造芯，是資本游戲。一座圓廠拔地而，是數(shù)以百美元計的投，當(dāng)晶圓廠入生產(chǎn)，就同每分每秒不停歇的印機，少運轉(zhuǎn)分就少賺幾錢。而一顆片要經(jīng)歷將上千道制造序，任何環(huán)都容不得差。CIM 便是將這一切排妥當(dāng)?shù)墓?，服務(wù)著生良率和效率降低每顆芯的成本，從獲取更多利。[6]隨著半導(dǎo)體器件制造工藝復(fù)性不斷增加CIM 已成為半導(dǎo)體制不可或缺的部分。傳統(tǒng)案通常是孤或松散連接，并且難以展額外需求而 CIM 則能夠?qū)⑦@切集成起來 [7]。ITRS 2007 指出，半導(dǎo)體晶圓集分為晶圓廠營、生產(chǎn)設(shè)、材料處理晶圓廠信息控制系統(tǒng)及施五個部分CIM 驅(qū)動的晶圓廠運將會是其他分運作的推力。[8]1986 年東芝公司一項究結(jié)果表明使用 IC-CIM 技術(shù)生產(chǎn) 256kbyte DRAM 存儲器電路，夠改善四項產(chǎn)制造指標(biāo)[9]1986 年東芝的研究結(jié)果 [9]另據(jù)一些公司統(tǒng)計， CIM 投入使用一年，設(shè)備停機間減少了 45%、設(shè)備設(shè)置時間縮短 38%、設(shè)備利用率提了 30%、周期時間縮了 23%、廢品減少了 22.5%、產(chǎn)品良率提了 15%、生產(chǎn)成本降了 34%、凈利潤增長 60%。[10]研究發(fā)現(xiàn)，CIM 越早投入使，效果越好晶圓廠生產(chǎn)個生命周期呈 S 曲線的，對于造超過 200 億美元的晶圓廠來說，未使用 CIM 系統(tǒng)情況下，始終會生產(chǎn)目標(biāo)相數(shù)億美元甚數(shù)十億美元這意味著這分的資金回期會被延長而越早地使 CIM，這部分資金越能被回收。[11]“S 曲線”，展了生產(chǎn)目標(biāo)綠線）與實生產(chǎn)情況（線），以及現(xiàn)產(chǎn)能和良目標(biāo)面臨的種障礙（灰橢圓）[11]CIM 概念早在 1973 年便由美國約瑟夫哈靈頓（Joseph Harrington）在“Computer Integrated Manufacturing”一書中提出，不單只有半導(dǎo)行業(yè)需要 CIM，任何需要智能制造場景，都存它的身影，如制藥、食和飲料、醫(yī)設(shè)備、航空天、國防和物技術(shù)等，它也曾一度領(lǐng)半導(dǎo)體格生變。20 世紀 80 年代初，美經(jīng)濟危機波全社會，電產(chǎn)品也不例。雖然美國導(dǎo)體在技術(shù)發(fā)領(lǐng)域依然勢，但自己品的占有率越來越低，尼與松下等本企業(yè)開始導(dǎo)存儲市場并將微處理作為下一發(fā)目標(biāo)。時間到 90 年代中期，短十幾年，美又重新拿回去的市場。開政治和策因素，SEMATECH（半導(dǎo)體制造術(shù)聯(lián)合體）疑是引發(fā)嬗的關(guān)鍵點，于 1988 年正式開始運作，由聯(lián)政府和 14 家大型半導(dǎo)體公司組成包括 IBM、英特爾、托羅拉、德儀器等行業(yè)頭 [12]。在每年 2 億美元加持下 [13]，美國的制科學(xué)和半導(dǎo)工藝技術(shù)開融合，CIM 是當(dāng)時發(fā)展中最關(guān)鍵的分之一。要道，在當(dāng)時典型可大批生產(chǎn)的先進造設(shè)施總成超過 100 萬美元（相當(dāng)于現(xiàn)在的十甚至上百美元），更困難的是，續(xù)數(shù)百個工中每一步都損失良率的險，當(dāng)時的成電路制造藝良率可低 20%~80%。[9]1991 年，SEMATECH 啟動了 CIM 框架項目，那時起，美半導(dǎo)體制造迎來變革， CIM 加持下，芯片品率獲得有提升，產(chǎn)品產(chǎn)周期也得縮短，保證產(chǎn)品質(zhì)量與能 [14]。1998 年，SEMATECH 又開發(fā)了 CIM 框架規(guī)范，從而在半體行業(yè)實現(xiàn)開放多供應(yīng) CIM 系統(tǒng)環(huán)境。[15]回望歷史，短短十幾前，晶圓廠營還要依靠人推著小車親自按下啟按鈕，通過子表格追蹤品，而現(xiàn)在圓生產(chǎn)擁有從設(shè)備整合據(jù)的能力，動化地實現(xiàn)料搬送 [16]，CIM 無疑是讓智能制造邁向臺階的關(guān)鍵當(dāng)芯片制造漸被國內(nèi)重和大力發(fā)展CIM 的國產(chǎn)替代便顯格外重要，想做好 CIM 并沒有想象中簡單。兩家巨頭壟近 40 年CIM 準(zhǔn)入門檻很高，行業(yè)稱為工軟件中的高。CIM 作為涵蓋晶圓產(chǎn)所有環(huán)節(jié)工業(yè)軟件，僅需要開發(fā)擁有過硬的件實力，還對每個生產(chǎn)節(jié)了如指掌并將二者無銜接在一起更困難的是半導(dǎo)體制造域還存在諸技術(shù)秘密（Know-how），若非資深行業(yè)人士很難踏入該域。此外，CIM 并非簡單地將軟件加在一起，是有機組合通過與不同商、不同晶廠高度定制將原本獨立行的多個單系統(tǒng)組成一協(xié)同工作的功能更強的系統(tǒng) [17][18]。與此同時，戶可接受容率也很低，件穩(wěn)定性需到 99.9999%。[19]即便是能做出 CIM 系統(tǒng)，替換掉舊系統(tǒng)并非易事。個比方來說如果將晝夜休的半導(dǎo)體造工廠看作速行駛的飛，CIM 便是驅(qū)動飛機續(xù)飛行的核引擎，要替全新 CIM 系統(tǒng)，好比開著飛機換擎?？梢?CIM 領(lǐng)域難度之大。[20]近年來，12 英寸晶圓廠興起，動了 CIM 大規(guī)模應(yīng)用。隨著晶圓寸從 4 英寸變?yōu)?6 英寸、8 英寸、12 英寸，不僅投數(shù)額暴增，造設(shè)備、流、工藝也都得更為復(fù)雜假若這種情下 CIM 發(fā)生故障，會是一筆不的損失，因，市場開始 CIM 提出了更高的求。[21]但就是這樣做的行業(yè)，球市場卻說上非常大。 Technavio 數(shù)據(jù)顯示，2021 年~2026 年整個 CIM 市場（包含伏制造、制、半導(dǎo)體制等）潛在市增長份額為 87.2 億美元 [22]；另據(jù) IDC 報告顯示，2021 年中國 MES 總體市場份額約為 38.1 億元人民幣 [23]，這種情況下，細到半導(dǎo)體的場份額可能更少。更尷的是，CIM 中核心的 MES 系統(tǒng)只占晶圓廠投資的 1%，相比動輒百億的晶圓，很難引發(fā)行業(yè)重視，游廠商更偏于使用成熟案以應(yīng)對生中各種問題[24]所幸的是，全球建晶圓產(chǎn)能在逐步增加特定客戶對 CIM 需求量增大。據(jù) SEMI《世界晶圓廠預(yù)報告》顯示預(yù)計全球半體行業(yè)將在 2021 年~2023 年間開始建的 84 座大規(guī)模芯片造工廠中投 5000 多億美元。[25]目前半導(dǎo)體 CIM 格局集中度較高，應(yīng)用料（Applied Materials）、IBM 并稱為半導(dǎo)體 CIM 雙雄，兩家司壟斷市場近 40 年之久。從發(fā)歷史來看，家公司的技時間跨度也長。CIM 發(fā)展簡要歷，制表丨果硬科技參考料丨芯東西 [26]、EEtimes[27]、《華爾街日報[28]應(yīng)用材料與 IBM 兩家公司面對的客戶為全球最先的晶圓廠或 IDM 廠商，而二者發(fā)側(cè)重點并不同。應(yīng)用材不僅是 CIM 的絕對領(lǐng)導(dǎo)者，也是家半導(dǎo)體設(shè)龍頭企業(yè)，過大量收購 CIM 先進企業(yè)后，該司采取“軟 + 硬件”捆綁銷售形，占據(jù)一方場。IBM 則更偏向 AI 云網(wǎng)結(jié)合，通過不斷購相關(guān)公司充技術(shù)能力同時 IBM 還設(shè)有自家晶圓廠，可自家晶圓廠錯積攢經(jīng)驗[29]應(yīng)用材料與 IBM 的 CIM 方案對比，制表丨果硬科技國產(chǎn)實現(xiàn)初步替前兩年，CIM 還是一個小眾賽道，擁有少數(shù)幾國產(chǎn)玩家，少被資本所睞。自國產(chǎn)代呼聲響起加之 EDA、光刻機等型卡脖子領(lǐng)關(guān)注度提升帶動資本對 CIM 關(guān)注度。2022 年下半年，投融資市場始活躍，其不乏紅杉資、高瓴資本華登國際、汽集團及旗恒旭資本、亞迪股份、豪創(chuàng)芯等明投資機構(gòu)。產(chǎn) CIM 標(biāo)志性融資件不完全統(tǒng)，制表丨果硬科技縱覽內(nèi)整體行業(yè)均是以 MES 為核心的 CIM 方案，覆蓋制各個環(huán)節(jié)。外，大多數(shù)產(chǎn)廠商選擇局以光伏、LED、平板顯示和半導(dǎo)體核心的泛半體行業(yè)，并鋰電、新能等更多行業(yè)發(fā)，以期更市場。據(jù)集網(wǎng)文章顯示目前，封裝域的 CIM 系統(tǒng)基本已被國產(chǎn)廠商攬，而這充說明國外的品并非不可代，只是要耐心。而在統(tǒng)卡脖子的 12 英寸 MES 方面，近兩年國也已實現(xiàn)初突破。[24]國產(chǎn)主要 CIM 廠商情況，制表果殼硬科技考資料丨公官網(wǎng)、芯智 [30]、36 氪 [19][31]、集微網(wǎng) [32]、投資界 [33][34]基于國產(chǎn)現(xiàn)狀果殼硬科技隊認為：雖 CIM 市場規(guī)模不及體芯片產(chǎn)業(yè)但在特定客需求和晶圓能持續(xù)擴張提下，也擁為廣闊的利空間，集微詢信息顯示國內(nèi)在建大片廠 12 英寸硅片產(chǎn)超 6000 萬片 / 年 [35]，對國產(chǎn) CIM 來說，與上游晶圓聯(lián)合意義重，此外，泛導(dǎo)體不同子業(yè)間具有一相通性，國廠商應(yīng)抓住樣的機遇；緣因素影響，CIM 補足自主產(chǎn)業(yè)意義重大，以把它理解光刻機與光膠的關(guān)系，便研發(fā)難度且投入回收長，也要擁國產(chǎn)自主可產(chǎn)品，更何 CIM 還處在工業(yè)軟領(lǐng)域，可能會牽扯到信安全方面問；迄今為止國內(nèi)已不缺半導(dǎo)體 CIM 廠商，但對于投資巨的晶圓廠來，嘗試使用產(chǎn)品，無疑一次試錯冒 [29]，這也是為何用材料公司 IBM 能穩(wěn)坐龍頭之，鑒于以往國產(chǎn)上游廠需警惕 CIM 供應(yīng)商過于單一的情，可嘗試采國內(nèi)外雙線略，甚至可試多元供應(yīng)的策略；雖國內(nèi)已初步現(xiàn)國產(chǎn)替代但相比國外頭技術(shù)依然在差距，為寬國產(chǎn) CIM 技術(shù)邊界，可借鑒應(yīng)材料公司和 IBM 發(fā)展歷程，不斷合并購，增技術(shù)集中度另外國產(chǎn)晶廠或 IDM 廠商也可并購相關(guān)技術(shù)建立純自主線；應(yīng)用材公司認為，晶圓廠許多域是部署中耗時的因素一，由于每晶圓廠情況同，從一個廠到另一個廠需要大量制，需要 6~12 個月的時間，同半導(dǎo)體自動系統(tǒng)數(shù)據(jù)時會駐留在具各自集成方的不同 CIM 的應(yīng)用程序中，其 SmartFactory CIM 方案就是解決了些問題，值國內(nèi)借鑒；[36]融資潮過后，國內(nèi)現(xiàn)大量 CIM 企業(yè)，但切忌浮躁，導(dǎo)體領(lǐng)域投邏輯與傳統(tǒng)多行業(yè)不同整體回收期長，且 CIM 領(lǐng)域更為看重經(jīng)驗積，此前部分產(chǎn)廠商曾坦，前期 2~3 年產(chǎn)品銷售困難，不一旦撐過這時期，腳踏地地迭代產(chǎn)和積累口碑客戶信任度會迎來明顯升，是值得局的長線生。雖然國產(chǎn) CIM 格局已初步形成但不得不承現(xiàn)在國產(chǎn)與外仍有差距目前，中國業(yè)軟件發(fā)展迎來政策窗期 [37]，展望未來 5~10 年，半導(dǎo)體 CIM 或迎來發(fā)展熱潮。References：[1] 李龍梅，張暴暴，馮安，等. 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