隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，晶圓尺寸從過(guò)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(jì)效益越高。

然而，晶圓尺寸的增大帶來(lái)了生產(chǎn)工藝步驟的增加，?同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)工藝提出了更高的要求，?包括更高的自動(dòng)化水平和更精細(xì)的操作控制，因此，借助CIM系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)是必然。

01

弄明白，到底什么是CIM？

CIM（計(jì)算機(jī)集成制造）是半導(dǎo)體領(lǐng)域的一個(gè)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(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大體可以理解為先進(jìn)制造工廠里自動(dòng)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(gè)生命周期。

它由MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）、EAP（裝備控制平臺(tái)）、SPC（統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制）、YMS（良率分析控制系統(tǒng)）、APC（先進(jìn)過(guò)程控制）、FDC（故障偵測(cè)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(duì)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(jì)功能，自動(dòng)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(guò)程中的周期時(shí)間、設(shè)備利用率、產(chǎn)品良率、生產(chǎn)成本、凈利潤(rùn)均有不同程度的提高。

02

國(guó)產(chǎn)CIM系統(tǒng)的準(zhǔn)入門檻

目前國(guó)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(zhǎng)期來(lái)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(guó)產(chǎn)CIM系統(tǒng)的準(zhǔn)入門檻很高，主要來(lái)源于以下幾個(gè)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(shí)現(xiàn)兼容和接口，這些設(shè)備往往來(lái)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(jí)系統(tǒng)，CIM系統(tǒng)需要確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，這對(duì)接口設(shè)計(jì)和調(diào)試也提出了極高要求。對(duì)于國(guó)產(chǎn)CIM系統(tǒng)而言，要實(shí)現(xiàn)與這些設(shè)備的無(wú)縫對(duì)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(lái)看，CIM扮演的角色遠(yuǎn)不止于對(duì)既有設(shè)備的信息整合與系統(tǒng)升級(jí)，在自動(dòng)化智能化的過(guò)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(gè)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(dòng)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(shí)施經(jīng)驗(yàn)，曾任南亞科技、華亞科技、美光、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、泉芯CIO，主導(dǎo)過(guò)長(zhǎng)江存儲(chǔ)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(shí)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(gè)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。這些技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)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(qiáng)大的軟件實(shí)力，?同時(shí)還需要對(duì)半導(dǎo)體制造的各個(gè)環(huán)節(jié)有深刻的理解及經(jīng)驗(yàn)，?以將這些環(huán)節(jié)高度整合。

三、市場(chǎng)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(guò)千道，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出差錯(cuò)都會(huì)直接影響良率和效率，帶來(lái)數(shù)億元的高額損失。更先進(jìn)制程的芯片，對(duì)晶圓良率、設(shè)備控制精度的要求就更高，對(duì)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(zhǎng)期以來(lái)，CIM系統(tǒng)市場(chǎng)主要由IBM、應(yīng)用材料等國(guó)外大廠主導(dǎo)。因此，?在沒有外因推動(dòng)下，?晶圓廠導(dǎo)入新系統(tǒng)的意愿較低。

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

事實(shí)上，國(guó)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(shì)，從市場(chǎng)占有率來(lái)看，國(guó)內(nèi)封裝領(lǐng)域的CIM系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)廠商基本占據(jù)主流，這也說(shuō)明國(guó)外廠商CIM不是不可替代的。

在國(guó)產(chǎn)化替代與智能制造的大背景下，憑借敏銳的市場(chǎng)分析及對(duì)以上行業(yè)痛點(diǎn)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(shí)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(duì)，通過(guò)大甲方的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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。

03

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(gè)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(guò)程，通過(guò)各種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管控與追溯、設(shè)備保養(yǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)管理、生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制等數(shù)字化。

第二階段：自動(dòng)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(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化與生產(chǎn)自動(dòng)化?？梢詮娜齻€(gè)方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：生產(chǎn)自動(dòng)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(dòng)化的硬件設(shè)備，相比于人工流程，它們確實(shí)可以改善生產(chǎn)效率，但想要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全面自動(dòng)化，首先需要建立起一個(gè)"千眼"般的感知系統(tǒng)，能夠?qū)囬g各環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，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?cè)谏a(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(duì)接。系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)采集設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，還能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的故障，自動(dòng)安排設(shè)備檢修。

同時(shí)該廠還在生產(chǎn)線上大量應(yīng)用了柔性機(jī)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(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，使生產(chǎn)計(jì)劃的快速響應(yīng)和動(dòng)態(tài)調(diào)整成為可能。

第三階段：智能化

在數(shù)字化與自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，實(shí)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(gè)效益上來(lái)看，從數(shù)字化/系統(tǒng)化，演變到自動(dòng)化、智能化，這個(gè)時(shí)間越短，就越能快速達(dá)到運(yùn)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(jìng)爭(zhēng)力。

“未來(lái)，GIGA FAB（超大型晶圓廠） 會(huì)真正成為12吋晶圓廠建廠的趨勢(shì)。所謂的GIGA FAB是什么？原先建FAB是一個(gè)廠一個(gè)廠建，資源無(wú)法共享，但現(xiàn)在可以用空橋?qū)⒔ㄔ诟浇膬蓚€(gè)FAB連起來(lái)，兩個(gè)廠之間的物料運(yùn)輸全都通過(guò)自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)，避免重復(fù)新建單獨(dú)的廠。這樣實(shí)際上等于只用了一個(gè)廠的思維在運(yùn)轉(zhuǎn)，這就是GIGA FAB。

以某國(guó)際大廠為例，靠這種做法僅機(jī)臺(tái)的采購(gòu)成本能節(jié)省近30億，在自動(dòng)化、智能化的過(guò)程中，人員成本也可以降50%左右。最主要的是，在此過(guò)程中工廠能實(shí)現(xiàn)不增加投資卻增加產(chǎn)能的效果。例如，機(jī)臺(tái)購(gòu)買的產(chǎn)能是12萬(wàn)片，但實(shí)際生產(chǎn)13萬(wàn)片，提升了大概10%左右，這就是自動(dòng)化、智能化運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的好處?！鼻襻潞惴窒淼?。

當(dāng)然，要最終實(shí)現(xiàn)這種提升，對(duì)自動(dòng)化、智能化的要求非常高。在幫助半導(dǎo)體工廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，作為國(guó)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)。