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(xì)的操作控制，因此，借助CIM系統(tǒng)來實現(xiàn)生產(chǎn)是必然。

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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(jìn)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(jìn)過程控制）、FDC（故障偵測及分類）、RCM（遠(yuǎn)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。

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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(yuǎn)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(jìn)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(jìn)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(tuán)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。

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如何推進(jìn)CIM系統(tǒng)的建設(shè)？

縱觀半導(dǎo)體工廠發(fā)展進(jìn)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。可以從三個方面實現(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(jìn)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(jìn)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。

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(dá)到運轉(zhuǎn)效能的提升，達(dá)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?！鼻襻潞惴窒淼馈?

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(yuǎn)。