芯片“智造”驱动，国产半导体CIM或将迎来黄金发展期

“我们已全面启动上市准备，希望明年能有所收获。”在今年5月份接受媒体专访时，赛美特科技有限公司（简称“赛美特”）董事长兼CEO李钢江曾如是表示。

同期，赛美特对外公布，公司已经完成超5亿元的C轮融资，并且已经启动C+轮融资。在这次最新融资结束后，赛美特投后估值已超过60亿元人民币。

一个月后，它的另一家竞争对手——无锡芯享信息科技有限公司（简称“芯享科技”）宣布完成数亿元B轮融资。该轮融资除了新的资本方入场，老股东也持续追加投资。

当这两家国产半导体CIM公司争相忙于融资时，背靠TCL集团的强劲对手格创东智科技有限公司也在干大事——加速格创东智工业互联网平台生态建设。7月6日，在2023 TCL全球生态合作伙伴大会上，湖北省首个国家级双跨平台升级暨格创东智落户仪式顺利举办。

据悉，依托东智平台，格创东智打造了基于混合云部署的华中区域智改数转平台，提供从咨询到系统落地的一体化服务。在半导体领域，格创东智将首个泛半导体行业平台落地湖北，通过该平台服务上下游300余家企业，拉通和带动了产业链上中下游的生产管理、质量控制和工艺优化等全流程管理。

以上是3家国产半导体CIM公司在今年的一些重大动态。那么，资本寒冬下，他们为什么备受资本青睐？国产半导体CIM在助力晶圆代工厂实现智能制造方面，到底能发挥多大作用？目前存在的困境又是什么？

原因：押注CIM国产替代

赛美特、芯享科技、格创东智都是专注于半导体CIM智能制造解决方案的公司，是CIM系统国产替代进口的佼佼者，而资本投注的关键，正是看中了CIM系统在半导体市场中的国产化潜力。

CIM即计算机集成制造，是一种利用计算机控制整个制造过程的制造方法，也是一种组织、管理与运行企业生产的工具，通过创建自动化制造流程，替代人力并提升制造效率。

CIM系统又由数十种软件系统组成，如制造执行系统MES、设备自动化EAP、先进制程控制APC、实时调度系统RTD、自动排产系统APS等（见图1）。由于多种软件集成带来的集成复杂性，CIM行业进入门槛较高，需要厂商在生产控制、企业管理、多级协同等方面拥有大量行业know-how和软件开发能力。

由于这种集成，各个流程才可以交换信息并发起操作。计算机集成可以使制造更快，更少出错，但它更主要的好处还是创造了自动化的制造过程。由于CIM通常采用基于实时传感器输入的闭环控制过程，所以它也被称为“灵活的设计和制造”。

在半导体领域，CIM是部署在半导体晶圆制造以及先进封测工厂内部的核心软件系统。CIM系统可以实现从信息的收集、分析、决策，到二次分析、大数据模型预测性分析，以及给出决策意见等。

具体来看，半导体CIM中的MES控制和管理芯片制造的全过程；EAP对生产线的机台进行实时监控，将这些数据传送给MES、AS等；APC实时调整生产工艺配方的参数，以达到控制制程质量、提高产品良率的目的。可以说，CIM在半导体制造环节的重要性类似于设计环节的“EDA”，是芯片制造环节的根基所在。

研究发现，半导体CIM越早投入使用，效果越好。对于造价超过200亿美元的晶圆厂来说，在未使用CIM系统情况下，始终会与生产目标相差数亿美元甚至数十亿美元，这意味着这部分的资金回收期会被延长，而越早地使用CIM，这部分资金越早能被回收。[1]

但是，半导体CIM的高门槛不在于集成的系统数量多、繁杂，而是必须根据不同厂商，不同晶圆代工厂的实际情况进行高度定制，将原本独立运行的多个单元系统组成一套彼此互联互通、协同工作、功能更强的新系统。由于晶圆制造具有资金技术密集的产业特性，以及其在芯片制造中的关键地位，客户往往对半导体CIM的容错率非常低，要求其软件稳定性要达到99.9999%。

IBM和应用材料（Applied Materials）在半导体CIM上投入早，具备自有专利技术，因此，市场长期被这两家巨头所占据。但随着国内12吋芯片制造越发成熟，国产供应链也在崛起，并选择从半导体CIM系统中的EAP、SPC、FDC、YMS等子系统开始发力。

在国产替代的背景下，除赛美特、芯享科技、格创东智外，还有上扬软件、铠铂科技、喆塔科技、华经信息等一批软件服务商诞生。

难点：集成定制带来连锁反应

那么，半导体CIM的瓶颈到底在哪呢？以12吋晶圆代工厂为例，对于新建厂商来说，快速调顺产线，顺利走上量产，需要跟时间赛跑。其量产的主要难点集中在高工艺，高成本和高良率。具体来看，包括：[2]
1）大尺寸要求：相比8吋或6吋的晶圆尺寸，12吋晶圆的直径约为300毫米，具有更大的表面积。这意味着在制造过程中需要更高的制备和处理精度，以确保在整个晶圆表面上器件特性的一致性。

2）材料均匀性：制造高质量的12吋晶圆需要确保晶圆材料的均匀性。由于晶圆尺寸较大，材料内部的应力和杂质分布可能会导致器件性能的不一致性。因此，材料的纯净度和晶格结构的均匀性至关重要。

3）加工复杂性：12吋晶圆的加工过程比较复杂，其中包括光刻、蚀刻、沉积、离子注入等多个步骤。这些步骤需要高度精确的设备和工艺控制，以在晶圆表面上形成微细的结构和电路图案。

4）成本和设备要求：制造和处理大尺寸的12吋晶圆需要更大型的设备和更高的投资成本。加工设备需要具备更高的精度和稳定性，同时晶圆制造过程也需要更多的耗材和化学物品。

就目前而言，选择布局半导体CIM其实正是帮助晶圆代工厂挑选了一个高精度的软件系统去控制、记录整个晶圆制造过程，实现自动化、智能化，降低试错成本。

但是，应用半导体CIM时，晶圆代工厂依然还有很多挑战需要应对。应用材料自动化产品部的CIM解决方案经理Bing Wang曾对外表示，跨晶圆厂的许多区域以一种有凝聚力的方式连接和集成所有这些制造领域，是部署中最耗时的方面之一。这可能需要6到12个月的时间，因为每个晶圆厂及其产品都不同，这需要从一个工厂到另一个工厂进行大量的定制。此外，还必须花费相当多的时间来验证晶圆厂产品所需的极其复杂的制造过程。[3]
他补充道，半导体晶圆厂在实施和运行CIM时面临的另一大挑战与数据消费有关。半导体自动化系统依赖于从不同CIM组件集成的大量数据——与订单、产品、过程步骤、设备传感器和操作人员相关的数据，以驱动业务决策过程。这些数据通常驻留在具有各自集成方法的不同CIM应用程序中。在某些情况下，数据不存在、不完整，或者是在操作员的笔记本电脑上进行手动维护。

图2，8家国产CIM厂商产品解决方案[4]（图片来源：果壳硬科技）

围绕上述难点，如图2所示，国产半导体CIM厂商也纷纷提出了自己的产品解决方案。尽管对于他们来说，由于起步较晚，尖端人才稀缺，整个国产产业链的实践场景锤炼少，在推广产品进行不同应用场景落地时，面临重重挑战。比如如何打破国内客户对国产软件的不信任，这或许会是很长一段时间内的大难题。

但荣格电子芯片认为，据工信部数据，我国工业软件渗透率大多低于30%，渗透率提升空间较大，因此受益于国产半导体产业链的快速完善和崛起，国产半导体CIM厂商必定大有可为。

华泰证券也曾在2022年的《关注半导体工业软件CIM产业机遇》中预测，由于CIM系统在工业软件领域有一定特殊性：1）半导体生产制造工艺演进速度快于其他工业领域；2）半导体全国产业链崛起速度加快；3）半导体生产制造环节国产化率低于其他工业领域。他们认为，中国CIM厂商有望迎来未来5-10年的黄金发展周期[5]。

参考资料
[1]应用材料公司：拉近和实际生产的距离
[2]12吋晶圆：半导体制造的关键难题还是技术进步的里程碑？
[3]应用材料公司：利用经行业验证的交钥匙CIM解决方案实现关键的工厂KPI
[4]读懂CIM：芯片制造业的大管家.果壳
[5]《关注半导体工业软件CIM产业机遇》报告.华泰证券

来源：荣格-《智能制造纵横》

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