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在芯片產(chǎn)業(yè)鏈中，國(guó)外壟斷的技術(shù)和品，不止光刻機(jī)，不止 EDA。芯片制造過(guò)程中必需呰鼠業(yè)軟件，也曾被國(guó)巨頭壟斷了將近 40 年，它就是芯片制造的大管家：CIM（Computer Integrated Manufacturing，計(jì)算機(jī)集成制造）掌控晶圓生產(chǎn)的大CIM 是掌控半導(dǎo)體制造的生命級(jí)系，被行業(yè)稱為制造大腦，可以簡(jiǎn)單地它理解為制造相關(guān)業(yè)軟件的集合體。覆蓋了產(chǎn)品整個(gè)生周期 [1]，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）、PDC（故障偵測(cè)及分類）首山RTS（FAB 實(shí)時(shí)調(diào)度排產(chǎn)系統(tǒng)）等數(shù)衡山種軟件統(tǒng)組成。[2]整個(gè) CIM 系統(tǒng)中，MES 尤為重要，決定了整個(gè)代堯山廠發(fā)展水平，成本約 CIM 系統(tǒng)的 15%，一旦該系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，將屈原導(dǎo)上億元的損失 [3]。MES 是指揮芯片制造的一套季厘經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，包含產(chǎn)流定義、設(shè)備管理材料移動(dòng)管理、制跟蹤與工藝數(shù)據(jù)管幾個(gè)部分 [4]。由于 MES 核心地位，行業(yè)通常在及 CIM 時(shí)連帶 MES，即 CIM / MES。說(shuō)了這么多，CIM 究竟是做什么的？是統(tǒng)籌管理制造生流程，提升生產(chǎn)良和效率；二是實(shí)現(xiàn)動(dòng)化的智能制造，助制造商快速部署統(tǒng)，增強(qiáng)在成本、量和生產(chǎn)周期上的爭(zhēng)。[5]造芯，是資本的游戲。一座圓廠拔地而起，是以百億美元計(jì)的投，當(dāng)晶圓廠投入生，就如同每分每秒不停歇的印鈔機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)幾分就少賺幾錢。而一顆芯片要歷將近上千道制造序，任何環(huán)節(jié)都容得差錯(cuò)。CIM 便是將這一切安排妥的管家，服務(wù)著生良率和效率，降低顆芯片的成本，從獲取更多利潤(rùn)。[6]隨著半導(dǎo)體器件和制造工藝復(fù)雜性不增加，CIM 已成為半導(dǎo)體制造不可缺的一部分。傳統(tǒng)案通常是孤立或松連接的，并且難以展額外需求，而 CIM 則能夠?qū)⑦@一切集成起來(lái) [7]。ITRS 2007 指出，半導(dǎo)體晶圓集成分為晶圓廠營(yíng)、生產(chǎn)設(shè)備、材處理、晶圓廠信息控制系統(tǒng)及設(shè)施五部分，CIM 驅(qū)動(dòng)的晶圓廠運(yùn)營(yíng)將丹朱其他部分運(yùn)作的推力。[8]1986 年?yáng)|芝公司一項(xiàng)研究結(jié)果表明，使犀渠 IC-CIM 技術(shù)生產(chǎn) 256kbyte DRAM 存儲(chǔ)器電路，能夠改四項(xiàng)生產(chǎn)制造指標(biāo)[9]1986 年?yáng)|芝的研究結(jié)果 [9]另?yè)?jù)一些公司統(tǒng)計(jì)，云山 CIM 投入使用一年后，設(shè)停機(jī)時(shí)間減少了 45%、設(shè)備設(shè)置時(shí)間縮短了 38%、設(shè)備利用率提高了 30%、周期時(shí)間縮短了 23%、廢品減少了 22.5%、產(chǎn)品良率提高了 15%、生產(chǎn)成本降低了 34%、凈利潤(rùn)增長(zhǎng)近 60%。[10]研究發(fā)現(xiàn)，CIM 越早投入使用，效果越好擁有晶圓生產(chǎn)整個(gè)生命周期呈 S 曲線的，對(duì)于造價(jià)超孝經(jīng) 200 億美元的晶圓廠來(lái)說(shuō)，在未使用 CIM 系統(tǒng)情況下，始終會(huì)與生產(chǎn)目標(biāo)相數(shù)億美元甚至數(shù)十美元，這意味著這分的資金回收期會(huì)延長(zhǎng)，而越早地使 CIM，這部分資金越早能溪邊回收。[11]“S 曲線”，展示了生產(chǎn)虢山標(biāo)綠線）與實(shí)際生產(chǎn)況（橙線），以及現(xiàn)產(chǎn)能和良率目標(biāo)臨的各種障礙（灰橢圓）[11]CIM 概念早在 1973 年便由美國(guó)約瑟夫?哈光山頓（Joseph Harrington）在“Computer Integrated Manufacturing”一書中提出，不單單只半導(dǎo)體行業(yè)需要 CIM，任何需要智能制造葆江場(chǎng)景，都存它的身影，諸如制、食品和飲料、醫(yī)設(shè)備、航空航天、防和生物技術(shù)等，它也曾一度帶領(lǐng)半體格局生變。20 世紀(jì) 80 年代初，美國(guó)經(jīng)濟(jì)危機(jī)波全社會(huì)，電子產(chǎn)品不例外。雖然美國(guó)導(dǎo)體在技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)依然強(qiáng)勢(shì)，但自己品的占有率卻越來(lái)低，索尼與松下等本企業(yè)開(kāi)始主導(dǎo)存市場(chǎng)，并將微處理作為下一發(fā)展目標(biāo)時(shí)間來(lái)到 90 年代中期，短短十幾，美國(guó)又重新拿回去的市場(chǎng)。拋開(kāi)政和策略因素，SEMATECH（半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)合體）疑是引發(fā)嬗變的關(guān)點(diǎn)，它于 1988 年正式開(kāi)始運(yùn)作，由聯(lián)邦政府和 14 家大型半導(dǎo)體公司組成，包括 IBM、英特爾、摩托羅、德州儀器等行業(yè)頭 [12]。在每年 2 億美元加持下 [13]，美國(guó)的制造科學(xué)和半導(dǎo)工藝技術(shù)開(kāi)始融合CIM 是當(dāng)時(shí)發(fā)展中最關(guān)鍵的部分之。要知道，在當(dāng)時(shí)典型可大批量生產(chǎn)先進(jìn)制造設(shè)施總成超過(guò) 100 萬(wàn)美元（相當(dāng)于現(xiàn)在的十甚至上百億美元，更為困難的是，續(xù)數(shù)百個(gè)工藝中每步都有損失良率的險(xiǎn)，當(dāng)時(shí)的集成電制造工藝良率可低 20%~80%。[9]1991 年，SEMATECH 啟動(dòng)了 CIM 框架項(xiàng)目，自那時(shí)，美國(guó)半導(dǎo)體制造迎來(lái)變革，在 CIM 加持下，芯片成品率獲得有襪提升產(chǎn)品生產(chǎn)周期也得縮短，保證了產(chǎn)品量與性能 [14]。1998 年，SEMATECH 又開(kāi)發(fā)了 CIM 框架規(guī)范，從而在半體行業(yè)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)放供應(yīng)商 CIM 系統(tǒng)環(huán)境。[15]回望歷史，短短十幾前，晶圓廠運(yùn)營(yíng)還依靠工人推著小車親自按下啟動(dòng)按鈕通過(guò)電子表格追蹤品，而現(xiàn)在晶圓生擁有了從設(shè)備整合據(jù)的能力，自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)物料搬送 [16]，CIM 無(wú)疑是讓智能制造邁向臺(tái)階的關(guān)鍵。當(dāng)芯制造逐漸被國(guó)內(nèi)重和大力發(fā)展，CIM 的國(guó)產(chǎn)替代便顯得格外重要，但想做 CIM 并沒(méi)有想象中簡(jiǎn)單。被兩家頭壟斷近 40 年CIM 準(zhǔn)入門檻很高，被行業(yè)稱為工軟件中的高地。CIM 作為涵蓋晶圓生產(chǎn)所有環(huán)節(jié)的工業(yè)件，不僅需要開(kāi)發(fā)擁有過(guò)硬的軟件實(shí)，還要對(duì)每個(gè)生產(chǎn)節(jié)了如指掌，并將者無(wú)縫銜接在一起更困難的是，半導(dǎo)制造領(lǐng)域還存在諸技術(shù)秘密（Know-how），若非資深行業(yè)人士旄牛很難入該領(lǐng)域。此外，CIM 并非簡(jiǎn)單地將軟件疊加在一大暤，是有機(jī)組合，通過(guò)不同廠商、不同晶廠高度定制，將原獨(dú)立運(yùn)行的多個(gè)單系統(tǒng)組成一個(gè)協(xié)同作的、功能更強(qiáng)的系統(tǒng) [17][18]。與此同時(shí)，客戶可接受容錯(cuò)率也低，軟件穩(wěn)定性需到 99.9999%。[19]即便是能做出 CIM 系統(tǒng)，替換掉舊系統(tǒng)并非易事。打個(gè)比來(lái)說(shuō)，如果將晝夜休的半導(dǎo)體制造工看作高速行駛的飛，CIM 便是驅(qū)動(dòng)飛機(jī)持續(xù)飛行的核引擎，要替換全新 CIM 系統(tǒng)，好比開(kāi)著飛機(jī)換引擎。見(jiàn) CIM 領(lǐng)域難度之大。[20]近年來(lái)，12 英寸晶圓廠興起，帶動(dòng)了 CIM 大規(guī)模應(yīng)用。隨著晶圓尺寸從 4 英寸變?yōu)?6 英寸、8 英寸、12 英寸，不僅投資數(shù)額暴增，制造擁有、流程、工藝也都得更為復(fù)雜，假若種情況下 CIM 發(fā)生故障，將會(huì)是筆不小的損失，因，市場(chǎng)開(kāi)始對(duì) CIM 提出了更高的要求。[21]但就是這樣難做的行竦斯，球市場(chǎng)卻說(shuō)不上非大。據(jù) Technavio 數(shù)據(jù)顯示，2021 年~2026 年整個(gè) CIM 市場(chǎng)（包含光伏制造、制藥、半體制造等）潛在市增長(zhǎng)份額為 87.2 億美元 [22]；另?yè)?jù) IDC 報(bào)告顯示，2021 年中國(guó) MES 總體市場(chǎng)份額約為 38.1 億元人民幣 [23]，這種情況下，細(xì)分到半體的市場(chǎng)份額可能更少。更尷尬的是CIM 中核心的 MES 系統(tǒng)只占晶圓廠總投暴山的 1%，相比動(dòng)輒上百億晶圓廠，很難引發(fā)行業(yè)重視，上游廠更偏向于使用成熟案以應(yīng)對(duì)生產(chǎn)中各問(wèn)題。[24]所幸的是，全球新建晶產(chǎn)能正在逐步增加特定客戶對(duì) CIM 需求量增大。據(jù) SEMI《世界晶圓廠預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體行將在 2021 年~2023 年間開(kāi)始建設(shè)的 84 座大規(guī)模芯片制造工中投資 5000 多億美元。[25]目前半導(dǎo)體 CIM 格局集中度較高，應(yīng)用材料（Applied Materials）、IBM 并稱為半導(dǎo)體 CIM 雙雄，兩家公司壟斷市場(chǎng)將近 40 年之久。從發(fā)展歷史來(lái)巫羅，兩家公的技術(shù)時(shí)間跨度也長(zhǎng)。CIM 發(fā)展簡(jiǎn)要?dú)v史，制表丨果硬科技參考資料丨東西 [26]、EEtimes[27]、《華爾街日?qǐng)?bào)》[28]應(yīng)用材料與 IBM 兩家公司面對(duì)的客戶橐山為全最先進(jìn)的晶圓廠或 IDM 廠商，而二者發(fā)展側(cè)重點(diǎn)象蛇不同。應(yīng)用材料不僅 CIM 的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者，也是吳權(quán)家半體設(shè)備龍頭企業(yè)，過(guò)大量收購(gòu) CIM 先進(jìn)企業(yè)后，該公司采取“軟豎亥 + 硬件”捆綁銷售形，占據(jù)一方市場(chǎng)。IBM 則更偏向 AI 云網(wǎng)結(jié)合，通過(guò)不斷收購(gòu)相關(guān)公司充技術(shù)能力，同時(shí) IBM 還設(shè)有自家晶圓廠，可在自家圓廠試錯(cuò)積攢經(jīng)驗(yàn)[29]應(yīng)用材料與 IBM 的 CIM 方案對(duì)比，制表丨果殼硬科技國(guó)產(chǎn)實(shí)現(xiàn)初步替代前兩，CIM 還是一個(gè)小眾賽道，僅擁有數(shù)幾個(gè)國(guó)產(chǎn)玩家，少被資本所青睞。國(guó)產(chǎn)替代呼聲響起加之 EDA、光刻機(jī)等典型卡脖陳書領(lǐng)關(guān)注度提升，帶動(dòng)本對(duì) CIM 關(guān)注度。2022 年下半年，投融資市場(chǎng)始活躍，其中不乏杉資本、高瓴資本華登國(guó)際、上汽集及旗下恒旭資本、亞迪股份、韋豪創(chuàng)等明星投資機(jī)構(gòu)。產(chǎn) CIM 標(biāo)志性融資事件不完全統(tǒng)，制表丨果殼硬科縱覽國(guó)內(nèi)整體行業(yè)均是以 MES 為核心的 CIM 方案，覆蓋制造各個(gè)節(jié)。此外，大多數(shù)產(chǎn)廠商選擇布局以伏、LED、平板顯示和半導(dǎo)體為核巫彭泛半導(dǎo)體行業(yè)，并鋰電、新能源等更行業(yè)進(jìn)發(fā)，以期更市場(chǎng)。據(jù)集微網(wǎng)文顯示，目前，封裝域的 CIM 系統(tǒng)基本已被國(guó)產(chǎn)廠商攬，而這充分說(shuō)明外的產(chǎn)品并非不可代，只是要有耐心而在傳統(tǒng)卡脖子的 12 英寸 MES 方面，近兩年國(guó)內(nèi)也倫山實(shí)現(xiàn)初步突破[24]國(guó)產(chǎn)主要 CIM 廠商情況，制表丨果殼硬科技考資料丨公司官網(wǎng)芯智訊 [30]、36 氪 [19][31]、集微網(wǎng) [32]、投資界 [33][34]基于國(guó)產(chǎn)現(xiàn)狀，果殼科技團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：雖 CIM 市場(chǎng)規(guī)模不及實(shí)體芯片產(chǎn)業(yè)但在特定客戶需求晶圓產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張提下，也擁較為廣的利潤(rùn)空間，集微詢信息顯示，國(guó)內(nèi)建大硅片廠 12 英寸硅片產(chǎn)能超 6000 萬(wàn)片 / 年 [35]，對(duì)國(guó)產(chǎn) CIM 來(lái)說(shuō)，與上游晶圓廠聯(lián)合義重大，此外，泛導(dǎo)體不同子行業(yè)間有一定相通性，國(guó)廠商應(yīng)抓住這樣的遇；地緣因素影響，CIM 補(bǔ)足自主產(chǎn)業(yè)鏈意義重大，以把它理解成光刻與光刻膠的關(guān)系，便研發(fā)難度大且投回收期長(zhǎng)，也要擁國(guó)產(chǎn)自主可控產(chǎn)品更何況 CIM 還處在工業(yè)軟件領(lǐng)域可能還會(huì)牽扯到信安全方面問(wèn)題；迄為止，國(guó)內(nèi)已不缺半導(dǎo)體 CIM 廠商，但對(duì)于投資巨的晶圓廠來(lái)說(shuō)，嘗使用新產(chǎn)品，無(wú)疑一次試錯(cuò)冒險(xiǎn) [29]，這也是為何應(yīng)用材料公司和 IBM 能穩(wěn)坐龍頭之位，鑒于以往，國(guó)產(chǎn)游廠商需警惕 CIM 供應(yīng)商過(guò)于單一的情牡山，可嘗試采國(guó)內(nèi)外雙線策略，至可嘗試多元供應(yīng)的策略；雖然國(guó)內(nèi)初步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代但相比國(guó)外巨頭技依然存在差距，為寬國(guó)產(chǎn) CIM 技術(shù)邊界，可借鑒應(yīng)材料公司和 IBM 發(fā)展歷程，不斷整合并購(gòu)，增強(qiáng)技彘中度，另外國(guó)產(chǎn)晶廠或 IDM 廠商也可并購(gòu)相關(guān)技術(shù)建立純自主產(chǎn)線；用材料公司認(rèn)為，晶圓廠許多區(qū)域是署中最耗時(shí)的因素一，由于每個(gè)晶圓情況不同，從一個(gè)廠到另一個(gè)工廠需大量定制，需要 6~12 個(gè)月的時(shí)間，同時(shí)半導(dǎo)體自動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)時(shí)常會(huì)駐在具有各自集成方的不同 CIM 的應(yīng)用程序中，其 SmartFactory CIM 方案就是解決了這些問(wèn)，值得國(guó)內(nèi)借鑒；[36]融資潮過(guò)后，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)大量 CIM 企業(yè)，但切忌浮躁，半導(dǎo)蠪蚔領(lǐng)域投邏輯與傳統(tǒng)大多行不同，整體回收期長(zhǎng)，且 CIM 領(lǐng)域更為看重經(jīng)驗(yàn)積，此前部分國(guó)產(chǎn)廠曾坦言，前期 2~3 年產(chǎn)品銷售困難，不役山一旦撐過(guò)這時(shí)期，腳踏實(shí)地地代產(chǎn)品和積累口碑客戶信任度便會(huì)迎明顯上升，是值得局的長(zhǎng)線生意。雖國(guó)產(chǎn) CIM 格局已初步形成，但羽山不承認(rèn)現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)與外仍有差距。目前中國(guó)工業(yè)軟件發(fā)展迎來(lái)政策窗口期 [37]，展望未來(lái) 5~10 年，半導(dǎo)體 CIM 或迎來(lái)發(fā)展熱潮。References：[1] 李龍梅，張暴暴，馮辛安，等. 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