冲刺12英寸晶圆厂MES体系 没有捷径可走
作者：华体会竞猜
炽热的半导体范畴，光刻机、晶圆厂与芯片简直无人不知。但要在晶圆厂顺利制作出芯片，除了光刻机不行或缺外，还有一位幕后英雄，便是半导体CIM（Computer Integrated Manufacturing，计算机集成制作）体系——布置在半导体出产工厂内的生命级软件体系，尤其是其间最重要的MES体系（Manufacturing Execution System，制作履行体系），好像晶圆厂的大脑相同，一旦呈现问题，将导致产线数亿元的天价丢失。能够说，卡住MES体系，也就扼住了半导体制作的“咽喉”。
不幸的是，像光刻机、EDA相同，半导体MES/CIM范畴也是高度独占，开展40年来，全球商场首要由IBM、运用资料、三星、海力士等国外几大巨子操纵。2000年之后，跟着国内半导体制作业的逐步鼓起，半导体MES/CIM范畴开端呈现国内企业身影，尤其是2015年后，国产代替需求被激起，开展国产化MES/CIM成为业界一致，一时之间，本钱、新创企业纷繁涌入这一赛道，想“抄来即用弯道超车”的有，想“并购融资赚快钱”的也有，这让原本只管埋头苦干的MES/CIM从业中人也开端莫衷一是。
半导体CIM体系便是半导体范畴工业软件的总称，一套CIM体系包含多个模块，十几个子体系，例如：出产履行体系 MES、设备主动化 EAP、先进制程操控 APC、实时调度排产体系 RTD 等数十种软件。
曩昔几十年来，在摩尔定律的指引下，芯片的集成度越来越高，半导体制作的杂乱度也随之提高，晶圆尺度从4英寸、6英寸、8英寸到12英寸，尺度越来越大，工艺制程越来越小，晶圆厂的工序翻倍增加，出产制作从人工、半主动到全主动，主动化、智能化程度越来越高，这些都对半导体范畴的工业软件带来更高的要求。
国内最早研宣布半导体MES体系的上扬软件创始人吕凌志指出，晶圆厂有5大要素：人、机、料、法（工艺制程）、环（环境），CIM体系便是要办理和谐这些要素，使整个晶圆厂的制作进程能顺利履行。而在一套CIM体系中，MES是其间最中心最根底的软件，它比方整个产线的大脑，要办理IC制作中的数百到上千道流程，要确保设备线、资料线、工艺参数线的正常运营，还要能依据实践运营状况主动做出调整，完成最优出产。
“工厂每天发生几亿个transaction数据，作为办理和决策者，MES体系不能呈现任何卡顿和过错，一旦卡顿，导致产线废片，那丢失将高达千万甚至上亿元。”吕凌志告知集微网。
半导体是一个需求长时间堆集的工业，工业软件也是一个需求长时间堆集的职业，二者的结合——半导体工业软件MES/CIM体系则更是难上加难。正由于准入门槛高，开发迭代难，MES/CIM体系也被称为“制作环节的EDA”，这一范畴的软件开发已成为工业软件中极具应战的高地。
正是由于MES体系关于整个晶圆厂来说堪比大脑的重要特点，晶圆制作企业在出资建厂时挑选供货商上就更趋严厉保存。别的，从本钱上看，一套MES软件体系约占晶圆厂总出资的1%，占比并不高，因此在出资动辄上百亿元的晶圆厂看来，甘愿多花点钱收买大厂的老练体系。
客户的收买试用更进一步推动产品迭代完善，这也形成了在半导体MES/CIM范畴，大者恒大的开展惯势。曩昔几十年来，资源、商场逐步向巨子聚集，独占之势就此构成。
现在，从全球CIM商场格式来看，首要有两大门户，一是以美系为起始点的，还包含日系、新加坡的衍生系，主导厂商以运用资料、IBM等为主，现在大陆许多代工厂采用了美系厂商产品；二是韩国体系，例如，三星、SK海力士。而在高端MES商场，首要由运用资料、IBM两巨子占有。其间，运用资料经过屡次并购，将全球几家MES首要供货商收于旗下，凭仗其完善的MES产品线以及本身在半导体设备范畴的优势，其MES产品在各大晶圆厂商中取得广泛运用；而IBM则凭仗自家晶圆制作的优势以及强壮的软件研制实力，研宣布自家MES体系，不只运用于本身的晶圆制作工厂，也运用于格芯、台积电等代工厂内。
反观国内商场，伴跟着2000年《鼓舞软件和集成电路工业开展的若干方针》（简称18号文）的发布，国家同意了一批集成电路工业化基地，半导体工业5英寸、6英寸晶圆制作项目纷繁落地，国内半导体CIM企业也就此开端鼓起，在商场缝隙中寻求包围。
2000年左右，绍兴华越微电子要上一条5英寸产线，其时购买了日本设备，但忘掉收买MES体系，再去购买日本MES体系要100多万美元，负责人为此找到吕凌志。凭仗之前在该范畴多年的技能和人脉堆集，吕凌志决断接下这个硬任务，组成团队攻关，终究满意了绍兴华越5英寸晶圆厂MES体系的需求，完成零的打破。在工厂产线的不断运用迭代下，这套体系后来又被用于上海新进半导体6英寸线，至今仍被客户连续运用，这是国内自主研制的用于晶圆厂出产的第一套MES体系。
有了客户零的打破，上扬软件MES体系的迭代推动就变得顺利起来。现在国内最大的6英寸产线万片产线万片产线，运用的都是上扬软件的MES体系。最近，在取得华为哈勃出资、大基金二期领投的C轮融资后，上扬软件正在全力推动其12英寸量产线MES体系的研制迭代。
吕凌志表明，“MES这个职业便是需求堆集，你不做4、5、6英寸就很难做出8英寸，8英寸没做出来，更做不了12英寸的体系。”
据悉，现在我国在4-6英寸晶圆制作厂中MES软件已根本完成国产化，8英寸产线%的商场仍由外资占据，12英寸根本被外资独占。
跟着国内半导体制作工艺的推动，2015年后，MES/CIM等半导体范畴的工业软件开展开端遭到重视。后来的中兴、华为事情更像催化剂，推动着这一范畴成为工业上下重视的风口。在本钱和方针的助推下，这一范畴涌现出多家国内企业，埃克斯、哥瑞利、芯享科技、铠铂科技、赛美特、泰治科技等，别离针对不同细分商场攻关发力。
多年的冷门赛道一会儿热起来，也呈现了许多不同的做法和声响：有求快从国外买现成软件再包装的、有想用互联网思想跑马圈地快速逾越的、有想并购融资赚快钱的......
尽管赛道炽热有助于工业做大，但在吕凌志看来，不能忘了做工业软件的初心，“这个范畴不是说把老迈打掉，老二就能变成老迈，要看客户认不认可，而要赢得客户，就要有多年的经历和堆集。这个范畴没有捷径可走，不行能弯道超车，要有锲而不舍的精力，秉承坚决的长时间主义者思想。”
作为半导体制作范畴的工业软件，MES/CIM摆脱不了“工业常识代码化”的原本相貌，慢，是这一范畴的特有标签。从IBM、运用资料MES体系开发进程可见一斑。
IBM的MES体系源于1995年推出的POSEIDEM体系，后基于此体系不断迭代开发呈现在商场上遍及运用的SiView体系。运用资料的MES体系则要追溯到上世纪70年代，美国MES厂商Consilium（后被运用资料收买）开宣布的CAM体系（MES的雏形）。能够看出，现在成果MES霸主位置的两大巨子，也都走过了数十年的开发、运用、迭代进程。
“MES作为工业软件是工业办理、技能、工艺甚至原理等常识、经历、准则的表达。它与芯片、航发具有相同的性质。假如把MES只是当作一种软件，就象把芯片当作沙子相同可笑。”被客户戏称为老法师，在MES/CIM范畴摸爬滚打20多年的吕凌志深知这一范畴的生长规律。
开发MES体系，以职业常识为中心的“工业常识”是决议MES价值的要害，作为晶圆厂出产现场管控的中心软件，MES对出产现场的建模、感知、优化、主动处理等是最重要的才干。
工业软件的“工业”特性，也决议了从事工业软件开发的人才有必要一起具有把握工业常识的才干和将工业常识软件化的才干，这样的人才培养周期长，更是急不来。
吕凌志以为，工业软件场景调研、技能架构、团队生长、成绩、客户运用等都有必要从低端到高端、从研制到量产长时间迭代，有必要专心在自己的细分范畴，拿出“板凳要坐十年冷”的情绪来对待。“半导体工业软件不需求圈地封疆的快马，而更需求一步一个脚印、能穿越沙漠的骆驼。”他着重道。
MES体系做出来是一回事，但能不能用到量产线上又是另一回事。其间，又以12英寸量产线为最难。
吕凌志介绍说，比较8英寸，12英寸工厂由于设备多、工序多、主动化程度高，给MES的开发带来更多应战。以5万片产能的产线英寸产线英寸产线倍。数倍增加的杂乱性注定了12英寸产线MES体系开发难度重重。最难的一点是，软件呈现BUG是大概率的事情，但12英寸产线上假如由于软件BUG影响出产，那但是天大的灾祸，对稳定性牢靠性要求更是到达天花板等级。
据悉，现在国内厂商在12英寸MES体系上已能完成部分功用，但间隔运用到量产线，还有适当长的间隔。以上扬软件为例，运用于12英寸晶圆厂的MES产品myCIM，经过客户现场环境的不断试用迭代，现在已能够满意研制线、中试线等小批量产线和部分量产线的要求。比方，上扬软件承接了全球前三大图画传感器供货商之一豪威半导体12英寸晶圆厂CIM的开发施行项目。
运用场景杂乱试错难，曩昔几年，国产工业软件不免堕入“产品弱-客户厌弃-没有迭代-产品更弱”的死循环中。关于现在凭仗以往经历堆集和产品迭代取得的12英寸客户试用环境，吕凌志心胸感谢，一起也如履薄冰：“客户出资1百多亿元的晶圆厂，假如由于你这不到1亿元的软件挂了，全厂停产，那是不行幻想的，我也肯定承担不起这个职责。”
但事不避难者进，12英寸产线MES的高难度更显示了国产化推动的必要性。在现在世界形势下，MES受制于人的危险不能不让人忧虑，一方面或许呈现信息安全进犯问题，经过后门就能形成罢工停厂的巨大丢失；另一方面，12英寸产线国外CIM体系如被制止迭代，将意味着国内高端芯片将难以制作出来。
时下，在方针与本钱的助推下，国产化MES/CIM可谓迎来了最好的开展时间，有资金的大力支持，也有企业乐意供给试错环境。
“现在，12英寸量产线MES项目推动上，咱们现已跑过了一段旅程。”吕凌志泄漏，“比较没有现场试用、凭空捏造写PPT的团队，咱们现已找到了问题所在，发现了真实的距离，剩余的便是放手一搏、全力冲刺。为此也已做好全面预备：足够的融资资金、有经历的团队、国内最好的客户试用环境。咱们期望赶快完成0-1的打破，三五年内能与世界友商平起平坐。”
“国产代替是关键，终究仍是要走上商场化。”吕凌志着重指出，“只要把产品做好，服务做好，功能做上去，本钱降下来，才干终究取得客户认可。”
在半导体制作抢夺已上升为各国战略高度的时下，MES/CIM已成为不行或缺的“保驾护航”利器。与半导体制作共进退的国产MES/CIM厂商，也将在硝烟弥漫的淬炼中步步为营、赶快包围。
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