過去五年，中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)邁入前所未有的高速發(fā)展期，隨著國產(chǎn)芯片逐漸登上主舞臺，數(shù)以千計的芯片公司遍地開花。國內(nèi)晶圓代工廠商也紛紛將12英寸晶圓廠列為投資重點，預(yù)計中國大陸未來5年（2022年-2026年）還將新增25座12英寸晶圓廠。

半導(dǎo)體制造行業(yè)屬于工業(yè)制造的最高級別，以去年IBM官宣的2nm制程為例，生產(chǎn)制造的步驟可以高達數(shù)千步之多，生產(chǎn)周期動輒需要兩三個月的時間，這其中任何一個環(huán)節(jié)出差錯都會直接影響良率和效率。

因此，借助計算機的控制與信息處理功能，幫助半導(dǎo)體工廠實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)的CIM系統(tǒng)發(fā)揮著無可替代的作用。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)。海力士無錫工廠是其全球月產(chǎn)能最高的工廠，月產(chǎn)能為20萬片，年產(chǎn)值接近300億美元，卻只有180個工人三班倒，這就是CIM生態(tài)發(fā)揮巨大效用的標(biāo)桿。高效可靠的半導(dǎo)體CIM工業(yè)制造軟件成為了支撐晶圓制造背后的隱秘與偉大。

01沉浮二十載，一朝破曉

都在說，國內(nèi)半導(dǎo)體的破局極為困難，在堪比“制造環(huán)節(jié)EDA”的CIM領(lǐng)域中更是如此。CIM是生產(chǎn)控制類工業(yè)軟件的“大集成”，集數(shù)十種工業(yè)軟件于一身，如制造執(zhí)行系統(tǒng)MES、設(shè)備自動化EAP、先進制程控制APC、實時調(diào)度系統(tǒng)RTD、自動排產(chǎn)系統(tǒng)APS等。

在半導(dǎo)體CIM領(lǐng)域，絕大部分12英寸晶圓廠系統(tǒng)都被美國科技巨頭IBM和美國半導(dǎo)體設(shè)備巨頭應(yīng)用材料所壟斷，這兩家企業(yè)就占有了全球80%以上的市場份額。IBM更是憑借著其強悍的“know－h(huán)ow”能力，始終保持著領(lǐng)先地位。

在這樣一個門檻極高的領(lǐng)域，沒有經(jīng)驗累積的中國企業(yè)想要突破重圍更是困難。但隨著1999年上揚創(chuàng)始人呂凌志放棄新加坡外國專家待遇回到中國創(chuàng)業(yè)開始，猶如投石擊水，中國CIM行業(yè)發(fā)生了微妙的變化。

這是一次偶然的契機：紹興華越上一條五吋線進口購買日本設(shè)備，但忘記采購CIM系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)MES系統(tǒng)，如果再去購買日本MES系統(tǒng)就需要花費一百多萬美金。當(dāng)時負(fù)責(zé)人找到呂博士，問他：“你能不能做？”盡管此時的呂博士已經(jīng)擁有新加坡外國專家待遇，但他依舊不斷的追尋自我實現(xiàn)的價值感，加上游子歸家心情也正驅(qū)使著他尋找機會回國。

于是，他義無反顧地答應(yīng)了。2000年，呂凌志和上揚軟件最初的12名員工一起完成了紹興華越微電子五英寸晶圓廠的MES項目開發(fā)，同年在華越上線使用。這是上揚軟件的第一個半導(dǎo)體MES項目。也是中國本土自主研發(fā)的用于晶圓廠流程的第一套MES系統(tǒng)。

創(chuàng)辦上揚軟件的第二年，整個上揚公司一張訂單都沒有收到。呂凌志回憶道：“那年過年別人問自己‘今年賺了多少？’當(dāng)時總會很尷尬，但今天回想起來，為什么自己當(dāng)初會堅持，也只能說是一種‘迷信’明天會更好的?！?/p>

在不斷的堅持之下，2019年，上揚推出的新產(chǎn)品myCIM 4.0填補了12英寸半導(dǎo)體產(chǎn)線MES系統(tǒng)國產(chǎn)化的空白，成為國內(nèi)率先擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的半導(dǎo)體全自動化CIM軟件方案的軟件公司。

現(xiàn)在，上揚是中國CIM賽道的領(lǐng)航者，經(jīng)過20多年的經(jīng)驗積累，逐漸具備了無可替代的優(yōu)勢。可能上揚也沒想到，堅守二十年后，“一不小心”成為了國內(nèi)半導(dǎo)體智能制造軟件領(lǐng)航者，更是在自主研發(fā)的道路上越走越遠。

02“穩(wěn)”成為領(lǐng)航的核心能力

不同英寸晶圓廠對于智能化要求不一，4英寸線到6英寸線以人工為主，8英寸以半自動廠為主，12英寸基本都是全自動。12英寸產(chǎn)線前道晶圓制造，其困難程度可以用“半導(dǎo)體工業(yè)軟件的珠峰”來形容。

在12英寸方面，CIM系統(tǒng)的研發(fā)、中試、量產(chǎn)對于軟件的要求有著天壤之別。即使企業(yè)已經(jīng)突破了12英寸的研發(fā)和中試，但如果想要繼續(xù)突破量產(chǎn)，必須具備實際的工業(yè)場景應(yīng)用。為了保證12英寸晶圓制造近1000道工序的順暢運行，需要經(jīng)過項目不斷地試錯，不斷地積累經(jīng)驗值，最后才能成為一款應(yīng)用于量產(chǎn)線的成熟軟件產(chǎn)品。

因此，作為一個技術(shù)和經(jīng)驗結(jié)合的硬科技領(lǐng)域CIM軟件需要不僅是專業(yè)的團隊，更需要團隊具備豐富的行業(yè)知識和項目經(jīng)驗（know-how）。并且CIM軟件的成熟度往往是與客戶案例的數(shù)量和質(zhì)量掛鉤的，具體體現(xiàn)在這款軟件可用于多少條產(chǎn)線，能支撐多大量產(chǎn)能力，使用年限等。

實際上，CIM行業(yè)追求的就是一個“穩(wěn)”。無論是8/12英寸的晶圓廠，每一次停產(chǎn)都是會造成巨大上千萬美元的損失，因此如果是軟件造成的損失對于晶圓廠來說是非常致命的。所有的晶圓廠都需要一個穩(wěn)定、成熟的CIM系統(tǒng)。

無法一蹴而就成為CIM領(lǐng)域的特性，一個企業(yè)直接從4、6英寸CIM系統(tǒng)量產(chǎn)直接跳到12英寸量產(chǎn)是不現(xiàn)實的，而正是因為有了8英寸量產(chǎn)突破的基礎(chǔ)，上揚才開始穩(wěn)步進行12英寸CIM的研發(fā)。

“穩(wěn)”成為了上揚領(lǐng)航的核心能力。

第一，團隊“穩(wěn)”。

由于涉及到眾多環(huán)節(jié)，開發(fā)CIM需要非常深厚的積累和沉淀，既需要對半導(dǎo)體行業(yè)有深刻的認(rèn)知，也需要具有工業(yè)軟件領(lǐng)域的基礎(chǔ)。因此，CIM行業(yè)中的人才需要有兩個方面的背景，一個是對于晶圓廠本身生產(chǎn)工藝的了解，另一個是具備IT技術(shù)和知識。

上揚的穩(wěn)，表現(xiàn)在核心團隊穩(wěn)。上揚的核心管理團隊非常穩(wěn)定，基本上都是跟隨上揚成長20年的老員工，本身對CIM行業(yè)有相當(dāng)強的洞察力。在技術(shù)團隊方面，上揚現(xiàn)在有近20名的IT技術(shù)專家和行業(yè)專家。

上揚軟件的技術(shù)團隊中有好多位技術(shù)專家來自于成熟晶圓廠生產(chǎn)或IT領(lǐng)域的行家，這無疑凸顯上揚軟件充分掌握了半導(dǎo)體行業(yè)的Know-how。

第二，技術(shù)“穩(wěn)”。

上揚軟件作為CIM整體解決方案的提供商，不僅能夠提供穩(wěn)定成熟的MES服務(wù)，還有EAP（設(shè)備自動化系統(tǒng)）、APC(先進制程控制)、FDC(設(shè)備故障偵測與分類軟件)等其他成熟的子系統(tǒng)。

上揚軟件的FA EAP非常有優(yōu)勢，可以適用于半導(dǎo)體6/8/12英寸晶圓制造廠和先進/傳統(tǒng)封裝廠，使用易用的開發(fā)工具便于系統(tǒng)開發(fā)，上手簡單，并且EAP Server以服務(wù)器模式運行，控制設(shè)備自動化跑貨，利用Backup Server和Failover機制保證EAP Server不宕機，還具有良好擴展性，易于與其他系統(tǒng)集成，如MES，MCS，SPC，RMS，F(xiàn)DC，APC等。

而先進制程控制（APC）應(yīng)用Run-to-Run控制方法，利用數(shù)據(jù)的正向補給和反饋來有效的監(jiān)控制程過程與設(shè)備狀態(tài)以及調(diào)整制程的偏移，消除對制程的各種干擾，以提高產(chǎn)品良率。上揚軟件的APC目前已經(jīng)出口美國，作為國內(nèi)CIM領(lǐng)域首次出口，這也證明了上揚APC的實力。

在設(shè)備故障偵測與分類軟件（FDC）方面，上揚在今年進行了產(chǎn)品升級，布局CIM子系統(tǒng)。在備數(shù)據(jù)的高頻次采集方面，頻次非常高，至少支持100毫秒的頻率，約為10HZ；還擁有基于深度學(xué)習(xí)進行邊緣AI計算，提高高頻數(shù)據(jù)采樣的效率，甚至達到100HZ。與市面上多數(shù)國產(chǎn)FDC產(chǎn)品采用的單變量分析相比，上揚的FDC系統(tǒng)使用多變量分析，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，支持多元數(shù)據(jù)分析。

保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是上揚的技術(shù)”穩(wěn)“。

第三，迭代“穩(wěn)”。

由于CIM系統(tǒng)的重要性對于整個晶圓廠來說堪比大腦，晶圓制造企業(yè)在投資建廠時選擇供應(yīng)商上就更趨嚴(yán)格保守。晶圓制造的復(fù)雜流程，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。

CIM行業(yè)需要積累，如果沒有突破8英寸量產(chǎn)，需要想去突破12英寸的量產(chǎn)是不可能有這樣的跨度。上揚的技術(shù)迭代從4、6、8、12英寸穩(wěn)步進行。在2000年，上揚滿足了紹興華越5英寸晶圓廠MES系統(tǒng)的需求，實現(xiàn)零的突破。

在工廠產(chǎn)線的不斷應(yīng)用迭代下，這套系統(tǒng)后來又被用于上海新進半導(dǎo)體6英寸線。之后，應(yīng)用于士蘭微電子6寸量產(chǎn)線的MES已支持24萬片/年。有了客戶零的突破，上揚軟件MES系統(tǒng)的迭代推進就變得順暢起來。去年，上揚軟件開始全力推進其12英寸量產(chǎn)線MES系統(tǒng)的研發(fā)迭代。在未來，上揚還計劃繼續(xù)迭代，完善自身EES系統(tǒng)的研發(fā)及其它軟件產(chǎn)品的研發(fā)升級。穩(wěn)定的迭代，是上揚領(lǐng)航CIM領(lǐng)域的又一原因。

在國內(nèi)CIM群雄并起的時代，攻略工業(yè)軟件領(lǐng)域的市場“高地”絕非易事。深耕行業(yè)二十年，上揚有自己始終堅持的初心：客戶導(dǎo)向，技術(shù)為本。

2021年年底上揚收到非常多的客戶感謝信，包括北京唯捷創(chuàng)芯封測、西安衛(wèi)光6英寸VDMOS前道、中芯紹興8英寸線、義烏晶澳光伏組件等客戶，都對上揚提供的解決方案表示滿意。

在今年7月，上揚軟件為隸屬于豪威集團旗下的豪威半導(dǎo)體（上海）有限責(zé)任公司開發(fā)實施12英寸半導(dǎo)體量產(chǎn)線的CIM“全家桶”解決方案。其中囊括了：制造執(zhí)行軟件MES myCIM、SPC、EAP、RMS、APC、FDC、YMS，控制管理每一片晶圓在數(shù)百臺設(shè)備間的流轉(zhuǎn)以及生產(chǎn)過程中的近千道工序，實現(xiàn)12英寸晶圓廠的智能制造。

第四，融資“穩(wěn)”。

上揚軟件的堅持獲得了回報，資本用自己的方式給出了答案。2017年，上揚軟件獲得了深創(chuàng)投的A輪融資；2019年獲得北京屹唐華創(chuàng)、上海物聯(lián)網(wǎng)的B輪融資；2021年5月，上揚軟件完成以國家大基金、哈勃資本領(lǐng)投的數(shù)億元C輪融資。在資本緊縮的今年，上揚軟件依舊獲得了上海半導(dǎo)體裝備材料基金領(lǐng)投，青島中科育成，水木梧桐創(chuàng)投，蘇州安芯同盈跟投的數(shù)億元D輪融資。

第五，內(nèi)心“穩(wěn)”。

企業(yè)文化是企業(yè)的內(nèi)心和靈魂，上揚軟件的企業(yè)文化始終秉承誠信、善良、勤勞，簡稱為“誠善勤”三字經(jīng)，誠信經(jīng)商、善良為人、勤勞肯干，善待客戶、員工、股東、合作伙伴是每個上揚人的行為準(zhǔn)則。

03下一個十年，未來追趕點在哪？

隨著國際環(huán)境日趨復(fù)雜，CIM面臨潛在的制裁風(fēng)險不得不警惕。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的使用，那意味著高端芯片將難以制造出來。如果半導(dǎo)體制造軟件也像EDA軟件那樣被卡，那么國內(nèi)的全自動化的12英寸晶圓廠將難以開工。

隨著中美貿(mào)易摩擦加劇，美國已經(jīng)開始對國內(nèi)的半導(dǎo)體制造進行了限制。CIM系統(tǒng)是負(fù)責(zé)晶圓制造廠生產(chǎn)過程的全管理，如果未來卡到軟件層面，那么對國內(nèi)制造影響極大。因此，上揚希望能夠發(fā)揮底線思維，制造屬于自主可控的CIM軟件。

現(xiàn)在，從4英寸到12英寸的晶圓制造廠，都可以看到上揚軟件的身影，4~6英寸產(chǎn)能夠達到20萬片/月，8英寸產(chǎn)能達到10萬片/月，12英寸已經(jīng)突破了研發(fā)線、中試線，產(chǎn)能可達5000片/月，非晶圓代工廠的12寸量產(chǎn)線，月產(chǎn)能也達到了15000片。

未來，上揚計劃持續(xù)研發(fā)12英寸全自動晶圓廠量產(chǎn)線智能制造軟件CIM/MES，突破12英寸全自動量產(chǎn)線MES的壟斷；并在未來，實現(xiàn)泛半導(dǎo)體智能制造的“鐵人三項”，即完成CIM軟三項：MES, EES, Full Auto (Auto1→4)，以及智造硬三項：信息化 (CIM), ?自動化 (AMHS+MCS), ?智能化 (Big Data + AI）。

編輯：黃飛

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