隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，晶圓尺寸從過去的4吋、6吋、8吋到12吋逐漸成為主流，晶圓越大，?襯底成本就越低，?企業(yè)所獲得的經(jīng)濟效益越高。

然而，晶圓尺寸的增大帶來了生產(chǎn)工藝步驟的增加，?同時也對生產(chǎn)工藝提出了更高的要求，?包括更高的自動化水平和更精細的操作控制，因此，借助CIM系統(tǒng)來實現(xiàn)生產(chǎn)是必然。

01弄明白，到底什么是CIM？

CIM（計算機集成制造）是半導(dǎo)體領(lǐng)域的一個綜合性的解決方案，涵蓋了從設(shè)備監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度到工藝控制和產(chǎn)品追溯等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大體可以理解為先進制造工廠里自動化信息管理的一系列軟件工具產(chǎn)品的總和，貫穿芯片制造的整個生命周期。

它由MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）、EAP（裝備控制平臺）、SPC（統(tǒng)計過程控制）、YMS（良率分析控制系統(tǒng)）、APC（先進過程控制）、FDC（故障偵測及分類）、RCM（遠程控制管理系統(tǒng)）等數(shù)十種系統(tǒng)組成。

CIM體系架構(gòu)全景圖（芯享科技）

在數(shù)十種軟件的配合下，CIM系統(tǒng)具備對生產(chǎn)資料及人力資源的調(diào)配管理功能，編程、建模等設(shè)計功能，自動化制造及質(zhì)量控制等功能。半導(dǎo)體工廠投入使用CIM系統(tǒng)之后，生產(chǎn)過程中的周期時間、設(shè)備利用率、產(chǎn)品良率、生產(chǎn)成本、凈利潤均有不同程度的提高。

02國產(chǎn)CIM系統(tǒng)的準(zhǔn)入門檻

目前國外成熟的代工廠大約99%以上的執(zhí)行和決策都依賴于CIM系統(tǒng)，長期來看CIM系統(tǒng)已經(jīng)成為了半導(dǎo)體工廠建廠的剛需。然而，國產(chǎn)CIM系統(tǒng)的準(zhǔn)入門檻很高，主要來源于以下幾個方面：

一、 技術(shù)要求高

半導(dǎo)體CIM軟件需要與多種設(shè)備和系統(tǒng)實現(xiàn)兼容和接口，這些設(shè)備往往來自不同的制造商，具有不同的通信協(xié)議和控制方式；作為半導(dǎo)體工廠生命級系統(tǒng)，CIM系統(tǒng)需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和實時性，這對接口設(shè)計和調(diào)試也提出了極高要求。對于國產(chǎn)CIM系統(tǒng)而言，要實現(xiàn)與這些設(shè)備的無縫對接并做到精確傳輸，需要克服巨大的技術(shù)障礙。

二、行業(yè)特殊性

“從本質(zhì)來看，CIM扮演的角色遠不止于對既有設(shè)備的信息整合與系統(tǒng)升級，在自動化智能化的過程中，從業(yè)務(wù)層面思考如何配置IT工具，幫助工廠在Excellent Manufacturing、Intelligent Analysis、Productivity/cost和Quality assurance四個維度得到提升才是核心?！痹跇I(yè)內(nèi)某公開演講上，芯享科技CMO邱崧恒分享道。

(邱崧恒，在半導(dǎo)體自動化領(lǐng)域擁有30年從業(yè)經(jīng)歷，具備極其豐富的晶圓Fab建廠及CIM解決方案規(guī)劃與實施經(jīng)驗，曾任南亞科技、華亞科技、美光、長江存儲、泉芯CIO，主導(dǎo)過長江存儲和泉芯的CIM系統(tǒng)整合，參與了三座8寸芯片廠、五座12寸芯片廠的CIM建廠規(guī)劃與實施。)

半導(dǎo)體制造領(lǐng)域存在大量Know-how，涵蓋了半導(dǎo)體生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵技術(shù)和經(jīng)驗。這些技術(shù)和經(jīng)驗對于提高半導(dǎo)體產(chǎn)品的性能、降低成本、提升良率等方面具有至關(guān)重要的作用。因此，開發(fā)CIM不僅需要強大的軟件實力，?同時還需要對半導(dǎo)體制造的各個環(huán)節(jié)有深刻的理解及經(jīng)驗，?以將這些環(huán)節(jié)高度整合。

三、市場接受度較低

一座量產(chǎn)為導(dǎo)向的12英寸晶圓廠，需投入800-1200億人民幣的建廠成本，生產(chǎn)工序超過千道，任何一個環(huán)節(jié)出差錯都會直接影響良率和效率，帶來數(shù)億元的高額損失。更先進制程的芯片，對晶圓良率、設(shè)備控制精度的要求就更高，對于管理這些設(shè)備的CIM系統(tǒng)而言，其穩(wěn)定性的要求也隨之變高。

長期以來，CIM系統(tǒng)市場主要由IBM、應(yīng)用材料等國外大廠主導(dǎo)。因此，?在沒有外因推動下，?晶圓廠導(dǎo)入新系統(tǒng)的意愿較低。

但國產(chǎn)CIM勢在必行。12英寸復(fù)雜工藝流程都是通過CIM來執(zhí)行的，隨著工藝的不斷升級，如果國外直接禁止CIM的迭代，那意味著高端芯片將難以制造出來。

事實上，國產(chǎn)CIM在產(chǎn)品穩(wěn)定性、兼容性、安全性、客戶服務(wù)及相應(yīng)方面有著自己的優(yōu)勢，從市場占有率來看，國內(nèi)封裝領(lǐng)域的CIM系統(tǒng)，國產(chǎn)廠商基本占據(jù)主流，這也說明國外廠商CIM不是不可替代的。

在國產(chǎn)化替代與智能制造的大背景下，憑借敏銳的市場分析及對以上行業(yè)痛點的洞察，芯享科技在成立之初就匯聚大量擁有當(dāng)下最先進制程所需的領(lǐng)域知識和專業(yè)技術(shù)人才，組成了具有豐富know-how的核心專家團隊，通過大甲方的實踐經(jīng)驗，從業(yè)務(wù)層面出發(fā)為半導(dǎo)體工廠提供解決方案，取得了一定的成果。

芯享科技部分客戶

03如何推進CIM系統(tǒng)的建設(shè)？

縱觀半導(dǎo)體工廠發(fā)展進程，大概可分為以下幾個階段：

第一階段：數(shù)字化/系統(tǒng)化

數(shù)字化/系統(tǒng)化階段是半導(dǎo)體企業(yè)轉(zhuǎn)型的初期，是將企業(yè)日常手工事務(wù)性繁重的工作變成業(yè)務(wù)系統(tǒng)工作的過程，通過各種系統(tǒng)實現(xiàn)生產(chǎn)管控與追溯、設(shè)備保養(yǎng)、倉儲管理、生產(chǎn)過程質(zhì)量控制等數(shù)字化。

第二階段：自動化

Fully Auto是半導(dǎo)體制造廠的追求與命題。

在初步建立數(shù)字化能力的基礎(chǔ)上，第二階段需要實現(xiàn)設(shè)備自動化與生產(chǎn)自動化?？梢詮娜齻€方面實現(xiàn)自動化：生產(chǎn)自動化產(chǎn)品、完善的生產(chǎn)管控能力、生產(chǎn)異常防范。

大家所接觸到的AGV、電子貨架等都是生產(chǎn)自動化的硬件設(shè)備，相比于人工流程，它們確實可以改善生產(chǎn)效率，但想要實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全面自動化，首先需要建立起一個"千眼"般的感知系統(tǒng)，能夠?qū)囬g各環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)進行全方位監(jiān)測，而MES系統(tǒng)（CIM系統(tǒng)中的核心）正是這一"千眼"的中樞大腦。

以某8吋廠為例，他們在生產(chǎn)線上布設(shè)了大量傳感設(shè)備，并將其與芯享科技MES系統(tǒng)進行了深度對接。系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r采集設(shè)備的各項運行參數(shù)，還能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測可能出現(xiàn)的故障，自動安排設(shè)備檢修。

同時該廠還在生產(chǎn)線上大量應(yīng)用了柔性機器人，它們能夠根據(jù)訂單需求快速切換生產(chǎn)品種。而這些智能裝備還可以與MES系統(tǒng)實現(xiàn)無縫對接，使生產(chǎn)計劃的快速響應(yīng)和動態(tài)調(diào)整成為可能。

 芯享科技四大產(chǎn)品系列

第三階段：智能化

在數(shù)字化與自動化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)各系統(tǒng)之間業(yè)務(wù)共享、高度集成，可以極大提高工廠智能制造的成熟度。

從整個效益上來看，從數(shù)字化/系統(tǒng)化，演變到自動化、智能化，這個時間越短，就越能快速達到運轉(zhuǎn)效能的提升，達到最短的生產(chǎn)周期, 最低的生產(chǎn)成本及最快速的良率提升，真正提升競爭力。

“未來，GIGA FAB（超大型晶圓廠） 會真正成為12吋晶圓廠建廠的趨勢。所謂的GIGA FAB是什么？原先建FAB是一個廠一個廠建，資源無法共享，但現(xiàn)在可以用空橋?qū)⒔ㄔ诟浇膬蓚€FAB連起來，兩個廠之間的物料運輸全都通過自動化來實現(xiàn)，避免重復(fù)新建單獨的廠。這樣實際上等于只用了一個廠的思維在運轉(zhuǎn)，這就是GIGA FAB。

以某國際大廠為例，靠這種做法僅機臺的采購成本能節(jié)省近30億，在自動化、智能化的過程中，人員成本也可以降50%左右。最主要的是，在此過程中工廠能實現(xiàn)不增加投資卻增加產(chǎn)能的效果。例如，機臺購買的產(chǎn)能是12萬片，但實際生產(chǎn)13萬片，提升了大概10%左右，這就是自動化、智能化運轉(zhuǎn)帶來的好處?！鼻襻潞惴窒淼?。

當(dāng)然，要最終實現(xiàn)這種提升，對自動化、智能化的要求非常高。在幫助半導(dǎo)體工廠實現(xiàn)自動化智能化轉(zhuǎn)型的過程中，作為國產(chǎn)半導(dǎo)體CIM解決方案服務(wù)商，芯享科技不畏任重道遠。