集微網報道（文/王麗英 李映 ）近日，網傳國內代工大廠暫停半導體CIM（計算機集成制造系統）國産化項目的消息引發業界廣泛關注。
作爲部署在半導體晶圓制造以及封測工廠內部的生命級軟件系統，由多種工業軟件組成的CIM門檻極高，在半導體行業中發揮著重要作用。尤其是其中最核心的MES（制造執行系統）軟件，國內的最大挑戰在于如何走出“死循環”，解決缺乏足夠的試錯與産品叠代問題。
行業人士指出，國內CIM的發展，僅靠第三方軟件廠商獨立完成任務遠遠不夠，需要Fab廠有多元供應的“備胎”意識，配合大量磨合驗證工作。而CIM作爲一個龐大系統，國內廠商須發揮各自優勢、攜手努力，合力實現該領域的國産替代。
至關重要的軟件“高地”
工業軟件分爲四大類別：研發設計類、生産制造類、經營管理類、運維服務類。其中，研發設計類軟件開發技術門檻最高，例如EDA、CAD、CAM等軟件；生産控制類軟件，主要用于提高企業産品質量和生産制造的能力，例如MES、SCADA、DCS等軟件；經營管理類軟件，主要用于提升企業的管理水平和運營效率，例如ERP、CRM軟件；運維服務類軟件，包括數據采集監控類軟件等。
半導體CIM系統包括多種工業軟件，是半導體制造的生命級系統，例如，制造執行系統（MES）、設備控制平台（EAP）、配方管理系統（RMS）、良率管理系統（YMS）等數十種軟件系統，擁有很高的准入門檻。
過去幾十年來，在摩爾定律的指引下，芯片的集成度越來越高，半導體制造的複雜度也隨之提升，晶圓尺寸從4英寸、6英寸、8英寸到12英寸，尺寸越來越大，工藝線程越來越小，晶圓廠的工序翻倍增長，多到上千道工序，生産制造從人工、半自動到全自動，智能化程度越來越高，這些都對半導體領域的工業軟件提出了更高要求。
在芯享科技董事長沈聰聰看來，半導體CIM大規模應用正是因12英寸廠的興起而帶動的，相比8英寸廠，12英寸廠由于制程複雜性自動化程度高，對CIM的依賴也越來越大，目前國外成熟的代工廠大約99%以上的執行和決策都依賴于CIM系統。
“例如，海力士無錫工廠是其全球月産能最高的工廠，月産能爲20萬片，年産值接近300億美元，卻只有180個工人三班倒，這是CIM生態發揮巨大效用的標杆。”沈聰聰告訴集微網。
同時，由于涉及到衆多環節，開發CIM需要非常深厚的積累和沉澱，既需要對半導體行業有深刻的認知，也需要具有工業軟件領域的基礎。
埃克斯工業CEO李傑認爲,半導體是一個需要長期積累的産業，工業軟件也是一個需要長期積累的行業，二者的結合——半導體CIM系統則更是難上加難，這一領域的軟件開發已成爲工業軟件中極具挑戰的“高地”。
SEMI數據顯示，2022年有75個正在進行的晶圓廠建設項目，計劃在2023年建設62個。2022年有28個新的量産晶圓廠開始建設，其中包括23個12英寸晶圓廠和5個8英寸及以下晶圓廠。在晶圓廠的總投資成本中，CIM系統大概占比5-8%，後續的服務和技術支持費用也不是小數。因此，這一輪代工擴建潮將進一步催生CIM系統的市場需求。
國産化亟待突破
在半導體領域的工業軟件中，EDA無疑已得到業界共識，作爲芯片之母，重要性不言而喻。相比EDA，12英寸晶圓廠CIM系統對于芯片制造的重要性同樣不容産業忽視。
技術門檻高、市場試用難，整體來看這一領域基本由國外廠商壟斷，他們也占據了國內絕大部分市場份額。
從CIM市場格局來看，主要有兩大流派，一是以美系爲起始點的，還包括日本、中國台灣、新加坡的衍生系，主導廠商以應用材料、IBM等爲主,目前大陸很多代工廠采用了美系廠商産品。二是韓系體系，例如，三星、SK海力士所扶持的幾家企業。
近幾年來，隨著國産替代呼聲漸高，中國廠商逐漸走上這一舞台，例如上揚軟件、芯享科技、埃克斯工業、泰治科技、賽美特、哥瑞利、铠鉑科技等，分別推出了面向細分市場的産品。國內廠商的多點進擊也受到了行業的高度關注，引發了資本紛紛進入國産CIM領域。
去年，上揚軟件在獲得哈勃投資後，又完成數億元以大基金二期領投的C輪融資，最近铠鉑科技和芯享科技先後宣布完成近億元、數億元的A輪融資，顯示了這一領域火熱的發展前景。
但像半導體領域的很多環節一樣，CIM系統的國産化相對來說仍處于長征之中。創道投資咨詢總經理步日欣指出，國內的CIM還處于草創階段，特別在12英寸産線領域，基本還處于單點嘗試性突破階段，或者方案階段，技術和方案成熟度還距離國際大廠很遠。
隨著國際環境日趨複雜，CIM面臨潛在的制裁風險不得不警惕。
沈聰聰指出，CIM受制于人的風險在于，一方面是數據安全的問題，如果要打壓，不排除被信息安全攻擊的可能性，可能直接通過後門就能造成停工停廠的巨大損失。據悉台積電某年一座代工廠因黑客攻擊停工一天的損失就高達3億美元。另一方面，12英寸複雜工藝流程都是通過CIM來執行的，隨著工藝的不斷升級，如果國外直接禁止CIM的叠代，那意味著高端芯片將難以制造出來。
可以說，卡住CIM則相當于扼住了半導體制造的“咽喉”，國産化之路已然迫在眉睫。
MES成重中之重
對于代工廠來說，無疑CIM的實現難度與産線的工藝流程複雜度、産線控制精度、質量控制要求強相關。
李傑指出，從8英寸到12英寸，産線設備更多、工藝更複雜、生産決策時間更短，對CIM系統的底層架構以及系統自身功能性、穩定性、可靠性要求更高，因此12英寸CIM系統的開發難度和技術門檻也大幅提升。既要掌握前沿技術、具備極高的軟件開發能力，還要具有極深的行業know how以實現系統和芯片産線需求匹配。制造執行系統（MES）的開發和各個系統整合最具挑戰性。
沈聰聰也認爲，CIM代表的是一個生態，有不同的軟件體系，難度也不盡相同，但核心和底盤是MES，相當于中樞神經，MES的水准決定了整個代工廠的發展水平，成本約占CIM系統的15%，而且要不斷的叠代升級。
“如果代工廠一台設備出問題了，不足以造成巨大的損失，但如果MES出問題了，千億元級別的代工廠投資有可能就會打了水漂。”沈聰聰強調了其重要性。
石溪資本合夥人高峰向集微網坦言，MES難就難在應用場景太複雜，同時試錯成本太高。
“一方面，要開發MES系統需要有實戰經驗的人做軟件，純軟件人才還遠遠不夠。作爲晶圓廠的基礎設施軟件，一旦啓用就不能更換，對穩定性要求甚高，一旦出問題後果將很嚴重，這讓晶圓廠商在采購國內企業的産品時就更多了一層顧慮。另一方面，盡管MES售價不菲，但相比晶圓廠的巨額硬件投資，這些軟件成本占比相對較小，所以晶圓廠甯願多花點錢采購國外大廠的産品，沒有足夠的試錯與産品叠代，是國內MES産品推進的最大挑戰。因爲怕國外對關鍵軟件MES的使用限制，國産化勢在必行。”高峰表示。
沈聰聰也表達了類似的看法，他認爲國內發展MES最大的挑戰就是如何走出一個死循環難點，一方面，代工廠需要成熟的MES，它的關鍵點在于有多年積累的know how，因爲12英寸代工制造涉及上千道制程工藝，都需要MES管理和進行穩定的執行和控制，可謂牽一發而動全身。另一方面，MES系統要走通對于制程的理解、對工藝流程的把控，需要大量的實踐經驗和積累。
“但先進的12英寸代工廠不可能讓國産MES去做小白鼠去磨經驗，因這個代價太大了，但不經過磨煉，MES的能力就很難提升。”沈聰聰說。
面對這些挑戰，沈聰聰認爲，這顯然需要較長的時間積累。從長期來看，一方面要著重信息安全，有意識地在信息安全方面逐漸加強。另一方面，如果將MES當成底盤，那麽上層的很多功能應用其實是可以外挂的，甚至很多功能國外廠商也不擅長，這方面國內廠商就有更多機會。
國內廠商的持久戰
盡管國內廠商這幾年在産品推進上已取得了不錯的進展，例如8英寸CIM軟件，但在12英寸産線領域，技術和方案成熟度還距離國際大廠很遠。
面對國外巨頭在高端市場的壓制，國內廠商如何實現突破？
沈聰聰表示，一是要與客戶的需求與創新做好對接，不斷適配和提升，爲客戶創造價值；二是學習國外廠商的長處，爲我所用，再設法進一步從局部進行叠代和優化。
“封裝領域的CIM系統，國內廠商基本占據主流了，這也說明國外廠商CIM不是不可替代的，只是業界要有耐心。”沈聰聰對此樂觀表示。
對于CIM的國産化之路，沈聰聰認爲一定要堅持持久戰，不同階段采取不同策略。第一階段是敵強我弱，因此應該盡量避免打正面戰，建立根據地，形成反包圍。第二階段是共存的階段，例如，國內廠商在某個方面比較突出，國外廠商在某個方面暫時難以撼動，形成“你中有我中有你”的相互共存模式。第三階段，憑借後發優勢，不斷積聚自己的力量，實力提升到一定級別時，則可進入戰略反攻階段，但這需要更充分的耐心和信心，而且要保持開放合作的心態穩中求進，要以五年甚至十年爲目標。
李傑則表示，半導體CIM是一個龐大的系統，要實現國産替代，國內廠商須發揮各自優勢、攜手共同努力,有的廠商主攻MES，有的廠商專注生産調度、良率提升等專業領域功能模塊，像埃克斯工業就結合自身在工業系統建模、大數據技術、AI算法等方面的技術優勢，專注MES以外的信息化和智能化系統。這有點像攀登喜馬拉雅山，有人去攻克珠穆拉瑪峰，有人則從小的山峰攀爬，而最終大家合力實現登頂，才能真正實現半導體CIM系統的國産替代。
“由于晶圓制造環節的專業性，要實現國産替代，僅靠第三方軟件廠商獨立完成任務還遠遠不夠，需要Fab廠配合，大量磨合驗證、並且不斷叠代升級，才能保證産品的成熟度。這就要求整個産業鏈尤其是Fab廠要具有避免被‘卡脖子’的意識，要有‘備胎’意識，多元供應商意識，扶持本土的CIM廠商崛起，有關部門或許也要給與相應的政策指導。”步日欣對此強調說。
正所謂“産業鏈上下遊通力合作”“集中優勢力量辦大事”，對于半導體CIM系統的國産化推進，這一點或許尤爲重要。
(校對/張轶群)