近日，有媒體報道稱，中芯國際在北京新建的12英寸晶圓廠CIM國產(chǎn)化項目于近期被迫暫停，原因是該項目技術(shù)承包方上揚軟件無法完成中芯國際的半導(dǎo)體CIM軟件國產(chǎn)化需求，最終導(dǎo)致項目暫停。

該爆料顯示，上揚軟件負責該項目實施的上百人團隊已經(jīng)全部撤離中芯國際北京辦公地，回到原來的工作地點，且多位負責該項目研發(fā)的高級別技術(shù)人員已經(jīng)離職。截至目前，中芯國際方面尚未對相關(guān)事宜進行公示或回應(yīng)。

但在昨天下午，上揚軟件的相關(guān)負責人則首先出面澄清：“首先，中芯國際北京項目并未暫停，上揚團隊仍然在為其進行軟件開發(fā)，由于疫情反復(fù)，項目由集中開發(fā)改為遠程開發(fā)，這樣的方式既能解決疫情對晶圓廠的影響，也能提高效率完成客戶的開發(fā)需求。此外，目前項目負責人及團隊穩(wěn)定，相關(guān)項目人員并未出現(xiàn)離職現(xiàn)象，且仍堅守崗位，為該項目盡心盡責?！?/span>

據(jù)了解，在去年2月時，中芯國際與國家大基金在北京聯(lián)合投資建設(shè)了中芯京城12英寸項目，總投資約為497億元，共分兩期建設(shè)，一期項目計劃于2024年完工，建設(shè)規(guī)模約為24萬平方米，包含F(xiàn)AB3P1生產(chǎn)廠房及配套建筑、構(gòu)筑物等，建成后將達成每月約10萬片12英寸晶圓產(chǎn)能。

在12英寸項目之前，上揚軟件與中芯國際已經(jīng)有過接觸，雙方曾在8寸芯片產(chǎn)線CIM系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)項目上進行過合作。合作期間，上揚軟件甚至為中芯國際在北京建立了一個研發(fā)中心，在人力方面，上揚先后投資了100余人。

自1999年成立以來，總部位于上海的上揚軟件一直在半導(dǎo)體、光伏和LED等行業(yè)深耕，目前已在國內(nèi)外多地建立起分支結(jié)構(gòu)，員工人數(shù)近300人，技術(shù)人員占比高達90%。 

在2021年期間，上揚軟件先后完成了數(shù)億元的C1、C2輪融資，其中就包括國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金、哈勃資本（華為）、中芯聚源等半導(dǎo)體企業(yè)，融資主要用于產(chǎn)品的研發(fā)，即12寸半導(dǎo)體量產(chǎn)線的CIM系統(tǒng)myCIM 4.0。 

晶圓生產(chǎn)制造的“中樞大腦”

在過去的十幾年中，我國的芯片產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速成長，產(chǎn)值年均復(fù)合增長率達19.2%，遠高于全球4.5%的增長率，取得的一系列成就更是有目共睹，但在高增長之外，我國芯片的進口比例特別是高端芯片對外依賴程度依舊處在較高水平。

若想在未來突破這種局面，我國不僅要在芯片設(shè)計、半導(dǎo)體材料、生產(chǎn)工藝等方面持續(xù)突破，更要在晶圓廠的生產(chǎn)制造系統(tǒng)方面進行迭代升級。隨著國內(nèi)晶圓廠的持續(xù)擴張建廠，支撐其生產(chǎn)制造全流程的“生命級軟件”——CIM系統(tǒng)，已成為晶圓廠乃至整個產(chǎn)業(yè)鏈競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵。

作為晶圓廠生產(chǎn)制造的“中樞大腦”，CIM系統(tǒng)（Computer Integrated Manu-facturing，計算機集成制造）是部署在半導(dǎo)體晶圓制造及先進封測工廠內(nèi)部的生命級軟件系統(tǒng)，其作用是用計算機軟件把整個制造過程集成在一起。通常來說，CIM系統(tǒng)集成了制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、設(shè)備管理系統(tǒng)EAP、統(tǒng)計過程控制SPC、配方管理系統(tǒng)RMS、先進過程控制APC、實時調(diào)度排產(chǎn)系統(tǒng)APS、故障偵測及分類FDC、良率管理系統(tǒng)YMS系統(tǒng)等一系列關(guān)鍵系統(tǒng)，貫穿芯片生產(chǎn)的生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)運營和生產(chǎn)控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并對設(shè)備和工廠人員進行管控。如果沒有CIM系統(tǒng)，則無法有效組織大規(guī)模的生產(chǎn)活動，CIM系統(tǒng)的先進程度也將直接影響生產(chǎn)效率、良率控制、半導(dǎo)體企業(yè)的訂單能力和議價能力，進而影響半導(dǎo)體企業(yè)的市場競爭力。

對于晶圓和封測廠商來說，最關(guān)注的核心指標莫過于產(chǎn)能和良率，這與企業(yè)的營收利潤息息相關(guān)。但隨著工藝升級和產(chǎn)能加大，影響核心指標的環(huán)節(jié)和因素越來越多，各環(huán)節(jié)之間的關(guān)聯(lián)性、復(fù)雜性也在不斷提升，廠商多年積累的經(jīng)驗面臨著低效和失效的風險。

以芯片產(chǎn)線為例，其生產(chǎn)制造的復(fù)雜程度幾乎呈現(xiàn)出幾何級的增長，流程也在不斷延長。當晶圓從8英寸升級至12英寸，背后的技術(shù)難度則大幅提升，在12英寸晶圓制造的過程中，每一片晶圓都需要在成百上千臺機器設(shè)備之間進行流轉(zhuǎn)，前前后后加起來可多達1000余道工藝。而面對如此復(fù)雜的流程，在每個關(guān)鍵環(huán)節(jié)都需要進行嚴格把控，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響最終的良率和芯片，也正是因為這個原因，使得CIM系統(tǒng)必須持續(xù)升級迭代，才能滿足和支撐行業(yè)的快速成長。

國產(chǎn)替代不能重“硬”輕“軟”

軟件是智能的載體，工業(yè)軟件更是智能制造的關(guān)鍵一環(huán)，在高端制造領(lǐng)域是不可或缺的基礎(chǔ)性工具，但在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的數(shù)十年里，卻一直存在著“重硬輕軟”的現(xiàn)象，這也是制約我國晶圓廠搶占中高端市場的重要因素之一。

與芯片一樣，在類似半導(dǎo)體生產(chǎn)管理的軟件領(lǐng)域，也基本上被外國企業(yè)所壟斷，國外企業(yè)開發(fā)的軟件也更加成熟。上揚軟件公司董事長兼CEO 呂凌志博士曾經(jīng)在接受采訪時說過，人們都說光刻機很重要，但是它如果停機，只影響某一道工藝的生產(chǎn)，可如果CIM系統(tǒng)停線宕機，將影響整個生產(chǎn)線的運營，因此一定要把軟件做得非?？煽?。但在中國的12吋生產(chǎn)線上，目前使用的還多是國外的軟件，作為國內(nèi)廠商我們自身必須實現(xiàn)突破。

2019年時，上揚軟件就成功推出myCIM 4.0系統(tǒng)，填補了12寸半導(dǎo)體產(chǎn)線CIM系統(tǒng)國產(chǎn)化的空白，上揚軟件也因此成為國內(nèi)率先擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體全自動CIM軟件的公司。 

不過，從工業(yè)軟件的發(fā)展歷史來看，歐美既是工業(yè)軟件的起源地，也是工業(yè)軟件最大的市場，對于半導(dǎo)體領(lǐng)域的工業(yè)軟件來說，則更需要時間上的積累，在一個個項目的實施過程中不斷完善。從這個角度來說，國外企業(yè)占據(jù)了時間和市場的“天時地利”。

對于國內(nèi)廠商來說，現(xiàn)狀是目前4-6寸的晶圓制造廠已基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，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(lǐng)，12寸則基本被外資壟斷。而之所以形成這樣的差異，是因為不同尺寸的晶圓生產(chǎn)過程并不相同，4-6寸主要是靠人力來實現(xiàn)設(shè)備之間的操作，8寸是半人工、半自動化，12寸則是全自動化，尺寸越大，對軟件的要求也越高。

隨著近年來始料未及的缺芯潮和建廠潮，越來越多的晶圓廠已開始意識到芯片生產(chǎn)制造相關(guān)軟件的重要性，“以柔克剛”成為解決問題的關(guān)鍵。如果半導(dǎo)體制造的軟件也像EDA軟件那樣被卡，那國內(nèi)全自動化的12寸晶圓廠將難以開工。據(jù)呂凌志回憶，在他剛回國的時候，中芯國際、華虹都在用國外軟件，直到今天中芯國際的12英寸量產(chǎn)線和華宏量產(chǎn)線都還在用國外軟件。但是從去年起，中芯國際已經(jīng)逐漸在寧波生產(chǎn)線、紹興生產(chǎn)線中使用國產(chǎn)的核心軟件。在我國半導(dǎo)體不斷面臨著打壓和封鎖的大環(huán)境下，半導(dǎo)體制造軟件的國產(chǎn)化替代將成為長期趨勢。

寫在最后

今年1月時，在國務(wù)院印發(fā)的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》中就曾指出，要加快發(fā)展工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，培育壯大集成電路、人工智能等數(shù)字產(chǎn)業(yè)，加快集成適配和迭代優(yōu)化，推動軟件產(chǎn)業(yè)做大做強，提升關(guān)鍵軟硬件技術(shù)創(chuàng)新和供給能力。

對于半導(dǎo)體生產(chǎn)制造領(lǐng)域來說，在實現(xiàn)自動化、信息化后，更具價值的則是充分調(diào)用制造中源源不斷地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)資源，依據(jù)目前的工藝制程，一片芯片的生產(chǎn)工序至少需要經(jīng)歷數(shù)百道甚至數(shù)千道工藝和數(shù)百臺設(shè)備，每臺設(shè)備僅運轉(zhuǎn)24小時就能產(chǎn)生TB級的海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)進行分析和智能預(yù)測，將能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化控制，真正實現(xiàn)無人智能工廠。同時，這些寶貴的數(shù)據(jù)也是各類軟件朝著更全面的功能、更優(yōu)異的性能發(fā)展的必要“養(yǎng)料”。

面對全球疫情反復(fù)和日益嚴峻的產(chǎn)業(yè)鏈安全挑戰(zhàn)，類似CIM系統(tǒng)等起到重要作用的軟件能否成功落地，不僅取決于軟件自身的技術(shù)實力和成熟度，還需要國內(nèi)的軟件廠商具備豐富、全面的整體規(guī)劃設(shè)計與實施經(jīng)驗，而這些都需要保持一種“長期主義”的工匠精神才能實現(xiàn)，把時間拉長來看，我們的機會還有很多。