在芯片產(chǎn)鏈中，被外壟斷的術(shù)和產(chǎn)品不止光刻，也不止 EDA。芯片制造過中必需的業(yè)軟件，曾被國際頭壟斷了近 40 年，它就芯片制造大管家：CIM（Computer Integrated Manufacturing，計(jì)算機(jī)集成制造。掌控晶生產(chǎn)的大CIM 是掌控半導(dǎo)制造的生級系統(tǒng)，行業(yè)稱為造的大腦可以簡單將它理解制造相關(guān)業(yè)軟件的合體。它蓋了產(chǎn)品個(gè)生命周 [1]，由 MES（生產(chǎn)執(zhí)系統(tǒng)）、EAP（裝備控制平臺、SPC（統(tǒng)計(jì)過程制）、YMS（良率分析控制系）、APC（先進(jìn)過控制）、PDC（故障偵測及分）、RTS（FAB 實(shí)時(shí)調(diào)度產(chǎn)系統(tǒng)）數(shù)十種軟系統(tǒng)組成[2]整個(gè) CIM 系統(tǒng)中，MES 尤為重要，決了整個(gè)代廠的發(fā)展平，成本占 CIM 系統(tǒng)的 15%，一旦該系統(tǒng)現(xiàn)問題，會導(dǎo)致上元的損失 [3]。MES 是指揮芯片制的一套智經(jīng)營系統(tǒng)包含產(chǎn)品定義、設(shè)管理、材移動管理制品跟蹤工藝數(shù)據(jù)理幾個(gè)部 [4]。由于 MES 核心地位，行業(yè)常在提及 CIM 時(shí)連帶 MES，即 CIM / MES。說了這么多CIM 究竟是做什的？一是籌管理制生產(chǎn)流程提升生產(chǎn)率和效率二是實(shí)現(xiàn)動化的智制造，幫制造商快部署系統(tǒng)增強(qiáng)在成、質(zhì)量和產(chǎn)周期上競爭。[5]造芯，是資本的游。一座晶廠拔地而，是數(shù)以億美元計(jì)投入，當(dāng)圓廠投入產(chǎn)，就如每分每秒不停歇的鈔機(jī)，少轉(zhuǎn)幾分就賺幾份錢而一顆芯要經(jīng)歷將上千道制工序，任環(huán)節(jié)都容得差錯(cuò)。CIM 便是將這一切排妥當(dāng)?shù)?家，服務(wù)生產(chǎn)良率效率，降每顆芯片成本，從獲取更多潤。[6]隨著半導(dǎo)器件和制工藝復(fù)雜不斷增加CIM 已成為半導(dǎo)制造不可缺的一部。傳統(tǒng)方通常是孤或松散連的，并且以擴(kuò)展額需求，而 CIM 則能夠?qū)⑦@切集成起 [7]。ITRS 2007 指出，半體晶圓集分為晶圓運(yùn)營、生設(shè)備、材處理、晶廠信息、制系統(tǒng)及施五個(gè)部，CIM 驅(qū)動的晶廠運(yùn)營將是其他部運(yùn)作的推力。[8]1986 年東芝公一項(xiàng)研究果表明，用 IC-CIM 技術(shù)生產(chǎn) 256kbyte DRAM 存儲器電路，夠改善四生產(chǎn)制造標(biāo)。[9]1986 年東芝的究結(jié)果 [9]另據(jù)一些公司統(tǒng)，在 CIM 投入使用一年后設(shè)備停機(jī)間減少了 45%、設(shè)備設(shè)置時(shí)縮短了 38%、設(shè)備利用率提了 30%、周期時(shí)縮短了 23%、廢品減少了 22.5%、產(chǎn)品良率高了 15%、生產(chǎn)成本降低了 34%、凈利潤增長 60%。[10]研究發(fā)現(xiàn)，CIM 越早投入使用效果越好晶圓廠生整個(gè)生命期是呈 S 曲線的，對于造價(jià)過 200 億美元的晶圓廠來，在未使 CIM 系統(tǒng)情況，始終會生產(chǎn)目標(biāo)差數(shù)億美甚至數(shù)十美元，這味著這部的資金回期會被延，而越早使用 CIM，這部分資金越早被回收。[11]“S 曲線”，展示了生目標(biāo)（綠）與實(shí)際產(chǎn)情況（線），以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能良率目標(biāo)臨的各種礙（灰色圓）[11]CIM 概念早在 1973 年便由美約瑟夫?靈頓（Joseph Harrington）在“Computer Integrated Manufacturing”一書中提出，不單只有半體行業(yè)需 CIM，任何需要能制造的景，都存它的身影諸如制藥食品和飲、醫(yī)療設(shè)、航空航、國防和物技術(shù)等而它也曾度帶領(lǐng)半體格局生。20 世紀(jì) 80 年代初，國經(jīng)濟(jì)危波及全社，電子產(chǎn)也不例外雖然美國導(dǎo)體在技開發(fā)領(lǐng)域然強(qiáng)勢，自己產(chǎn)品占有率卻來越低，尼與松下日本企業(yè)始主導(dǎo)存市場，并微處理器為下一發(fā)目標(biāo)。時(shí)來到 90 年代中期，短短十年，美國重新拿回去的市場拋開政治策略因素SEMATECH（半導(dǎo)體制造術(shù)聯(lián)合體無疑是引嬗變的關(guān)點(diǎn)，它于 1988 年正式開運(yùn)作，由邦政府和 14 家大型半導(dǎo)體司組成，括 IBM、英特爾摩托羅拉德州儀器行業(yè)巨頭 [12]。在每年 2 億美元加持下 [13]，美國的制造科和半導(dǎo)體藝技術(shù)開融合，CIM 是當(dāng)時(shí)發(fā)展中最鍵的部分一。要知，在當(dāng)時(shí)典型可大量生產(chǎn)的進(jìn)制造設(shè)總成本超 100 萬美元（當(dāng)于現(xiàn)在數(shù)十甚至百億美元，更為困的是，連數(shù)百個(gè)工中每一步有損失良的風(fēng)險(xiǎn)，時(shí)的集成路制造工良率可低 20%~80%。[9]1991 年，SEMATECH 啟動了 CIM 框架項(xiàng)目，自那時(shí)，美國半體制造業(yè)來變革， CIM 加持下，片成品率得有效提，產(chǎn)品生周期也得縮短，保了產(chǎn)品質(zhì)與性能 [14]。1998 年，SEMATECH 又開發(fā)了 CIM 框架規(guī)范，而在半導(dǎo)行業(yè)實(shí)現(xiàn)開放多供商 CIM 系統(tǒng)環(huán)境。[15]回望歷史短短十幾前，晶圓運(yùn)營還要靠工人推小車，親按下啟動鈕，通過子表格追制品，而在晶圓生擁有了從備整合數(shù)的能力，動化地實(shí)物料搬送 [16]，CIM 無疑是讓智制造邁向臺階的關(guān)。當(dāng)芯片造逐漸被內(nèi)重視和力發(fā)展，CIM 的國產(chǎn)替代便得格外重，但想做 CIM 并沒有想中簡單。兩家巨頭斷近 40 年CIM 準(zhǔn)入門檻很高，被業(yè)稱為工軟件中的地。CIM 作為涵蓋晶圓生產(chǎn)有環(huán)節(jié)的業(yè)軟件，僅需要開者擁有過的軟件實(shí)，還要對個(gè)生產(chǎn)環(huán)了如指掌并將二者縫銜接在起。更困的是，半體制造領(lǐng)還存在諸技術(shù)秘密Know-how），若非資深業(yè)人士，難踏入該域。此外CIM 并非簡單地軟件疊加一起，而有機(jī)組合通過與不廠商、不晶圓廠高定制，將本獨(dú)立運(yùn)的多個(gè)單系統(tǒng)組成個(gè)協(xié)同工的、功能強(qiáng)的新系 [17][18]。與此同時(shí)客戶可接容錯(cuò)率也低，軟件定性需達(dá) 99.9999%。[19]即便是能做 CIM 系統(tǒng)，替掉舊系統(tǒng)并非易事打個(gè)比方說，如果晝夜無休半導(dǎo)體制工廠看作速行駛的機(jī)，CIM 便是驅(qū)動飛機(jī)持續(xù)行的核心擎，要替全新 CIM 系統(tǒng)，好比開著機(jī)換引擎可見 CIM 領(lǐng)域難度之大。[20]近年來，12 英寸晶圓興起，帶了 CIM 大規(guī)模應(yīng)用。隨著圓尺寸從 4 英寸變?yōu)?6 英寸、8 英寸、12 英寸，不投資數(shù)額增，制造備、流程工藝也都得更為復(fù)，假若這情況下 CIM 發(fā)生故障，將是一筆不的損失，此，市場始對 CIM 提出了更高的要。[21]但就是這難做的行，全球市卻說不上常大。據(jù) Technavio 數(shù)據(jù)顯示2021 年~2026 年整個(gè) CIM 市場（包光伏制造制藥、半體制造等潛在市場長份額為 87.2 億美元 [22]；另據(jù) IDC 報(bào)告顯示，2021 年中國 MES 總體市場份約為 38.1 億元人民幣 [23]，這種情況下細(xì)分到半體的市場額可能會少。更尷的是，CIM 中核心的 MES 系統(tǒng)只占晶圓廠總資的 1%，相比動上百億的圓廠，很引發(fā)起行重視，上廠商更偏于使用成方案以應(yīng)生產(chǎn)中各問題。[24]所幸的是，全球建晶圓產(chǎn)正在逐步加，特定戶對 CIM 需求量增大。據(jù) SEMI《世界晶圓預(yù)測報(bào)告顯示，預(yù)全球半導(dǎo)行業(yè)將在 2021 年~2023 年間開始建設(shè)的 84 座大規(guī)模芯片造工廠中資 5000 多億美元。[25]目前半導(dǎo)體 CIM 格局集中度較高，用材料（Applied Materials）、IBM 并稱為半導(dǎo)體 CIM 雙雄，兩家公壟斷市場近 40 年之久。發(fā)展歷史看，兩家司的技術(shù)間跨度也長。CIM 發(fā)展簡要?dú)v史，制丨果殼硬技參考資丨芯東西 [26]、EEtimes[27]、《華爾街日報(bào)》[28]應(yīng)用材料與 IBM 兩家公司面對客戶均為球最先進(jìn)晶圓廠或 IDM 廠商，而二發(fā)展側(cè)重并不相同應(yīng)用材料僅是 CIM 的絕對領(lǐng)導(dǎo)者，是一家半體設(shè)備龍企業(yè)，經(jīng)大量收購 CIM 先進(jìn)企業(yè)后該公司采“軟件 + 硬件”捆綁銷售形，占據(jù)一市場。IBM 則更偏向 AI 云網(wǎng)結(jié)合通過不斷購相關(guān)公補(bǔ)充技術(shù)力，同時(shí) IBM 還設(shè)有自家圓廠，可自家晶圓試錯(cuò)積攢驗(yàn)。[29]應(yīng)用材料與 IBM 的 CIM 方案對比，制表果殼硬科國產(chǎn)已實(shí)初步替代兩年，CIM 還是一個(gè)小眾賽，僅擁有數(shù)幾個(gè)國玩家，極被資本所睞。自國替代呼聲起，加之 EDA、光刻機(jī)等典卡脖子領(lǐng)關(guān)注度提，帶動資對 CIM 關(guān)注度。2022 年下半年投融資市開始活躍其中不乏杉資本、瓴資本、登國際、汽集團(tuán)及下恒旭資、比亞迪份、韋豪芯等明星資機(jī)構(gòu)。產(chǎn) CIM 標(biāo)志性融資事件不全統(tǒng)計(jì)，表丨果殼科技縱覽內(nèi)整體行，均是以 MES 為核心的 CIM 方案，覆蓋制各個(gè)環(huán)節(jié)此外，大數(shù)國產(chǎn)廠選擇布局光伏、LED、平板顯示和半導(dǎo)為核心的半導(dǎo)體行，并向鋰、新能源更多行業(yè)發(fā)，以期大市場。集微網(wǎng)文顯示，目，封裝領(lǐng)的 CIM 系統(tǒng)基本已被國產(chǎn)商包攬，這充分說國外的產(chǎn)并非不可代，只是有耐心。在傳統(tǒng)卡子的 12 英寸 MES 方面，近兩年內(nèi)也已實(shí)初步突破[24]國產(chǎn)主要 CIM 廠商情況，制丨果殼硬技參考資丨公司官、芯智訊 [30]、36 氪 [19][31]、集微網(wǎng) [32]、投資界 [33][34]基于國產(chǎn)狀，果殼科技團(tuán)隊(duì)為：雖然 CIM 市場規(guī)模不實(shí)體芯片業(yè)，但在定客戶需和晶圓產(chǎn)持續(xù)擴(kuò)張提下，也較為廣闊利潤空間集微咨詢息顯示，內(nèi)在建大片廠 12 英寸硅片產(chǎn)能超 6000 萬片 / 年 [35]，對國產(chǎn) CIM 來說，與上晶圓廠聯(lián)意義重大此外，泛導(dǎo)體不同行業(yè)間具一定相通，國產(chǎn)廠應(yīng)抓住這的機(jī)遇；緣因素影下，CIM 補(bǔ)足自主產(chǎn)業(yè)鏈意重大，可把它理解光刻機(jī)與刻膠的關(guān)，即便研難度大且入回收期，也要擁國產(chǎn)自主控產(chǎn)品，何況 CIM 還處在工業(yè)軟件域，可能會牽扯到息安全方問題；迄為止，國已不缺乏導(dǎo)體 CIM 廠商，但對于投巨大的晶廠來說，試使用新品，無疑一次試錯(cuò)險(xiǎn) [29]，這也是為何應(yīng)用料公司和 IBM 能穩(wěn)坐龍頭位，鑒于往，國產(chǎn)游廠商需惕 CIM 供應(yīng)商過于單一的況，可嘗采用國內(nèi)雙線策略甚至可嘗多元供應(yīng)的策略；然國內(nèi)已步實(shí)現(xiàn)國替代，但比國外巨技術(shù)依然在差距，拓寬國產(chǎn) CIM 技術(shù)邊界，借鑒應(yīng)用料公司和 IBM 發(fā)展歷程，斷整合并，增強(qiáng)技集中度，外國產(chǎn)晶廠或 IDM 廠商也可并購相技術(shù)，建純自主產(chǎn)；應(yīng)用材公司認(rèn)為跨晶圓廠多區(qū)域是署中最耗的因素之，由于每晶圓廠情不同，從個(gè)工廠到一個(gè)工廠要大量定，需要 6~12 個(gè)月的時(shí)間同時(shí)半導(dǎo)自動化系數(shù)據(jù)時(shí)常駐留在具各自集成法的不同 CIM 的應(yīng)用程序，其 SmartFactory CIM 方案就是決了這些題，值得內(nèi)借鑒；[36]融資潮過后，內(nèi)涌現(xiàn)大 CIM 企業(yè)，但忌浮躁，導(dǎo)體領(lǐng)域資邏輯與統(tǒng)大多行不同，整回收期較，且 CIM 領(lǐng)域更為看重經(jīng)積累，此部分國產(chǎn)商曾坦言前期 2~3 年產(chǎn)品銷售困難不過一旦過這段時(shí)，腳踏實(shí)地迭代產(chǎn)和積累口，客戶信度便會迎明顯上升是值得布的長線生。雖然國 CIM 格局已初形成，但得不承認(rèn)在國產(chǎn)與外仍有差。目前，國工業(yè)軟發(fā)展已迎政策窗口 [37]，展望未 5~10 年，半導(dǎo)體 CIM 或迎來發(fā)展熱潮。References：[1] 李龍梅，張暴，馮辛，等. 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