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　　在芯片产业链中★◈★，被国外垄断的技术和产品★◈★，不止光刻机★◈★，也不止EDA★◈★。芯片制造过程中必需的工业软件★◈★，也曾被国际巨头垄断了将近40年★◈★，它就是芯片制造的大管家★◈★：CIM（Computer Integrated Manufacturing★◈★，计算机集成制造）★◈★。

　　CIM是掌控半导体制造的生命级系统★◈★，被行业称为制造的大脑矢田亚希子★◈★，可以简单地将它理解为制造相关工业软件的集合体★◈★。它覆盖了产品整个生命周期[1]★◈★，由MES（生产执行系统）★◈★、EAP（装备控制平台）★◈★、SPC（统计过程控制）★◈★、YMS（良率分析控制系统）★◈★、APC（先进过程控制）★◈★、PDC（故障侦测及分类）★◈★、RTS（FAB实时调度排产系统）等数十种软件系统组成★◈★。[2]

　　整个CIM系统中★◈★，MES尤为重要★◈★，决定了整个代工厂的发展水平★◈★，成本约占CIM系统的15%★◈★，一旦该系统出现问题★◈★，将会导致上亿元的损失[3]★◈★。MES是指挥芯片制造的一套智慧经营系统★◈★，包含产品流定义★◈★、设备管理★◈★、材料移动管理★◈★、制品跟踪与工艺数据管理几个部分[4]★◈★。由于MES核心地位★◈★，行业通常在提及CIM时连带MES★◈★，即CIM/MES★◈★。

　　二是实现自动化的智能制造★◈★，帮助制造商快速部署系统★◈★，增强在成本★◈★、质量和生产周期上的竞争★◈★。[5]

　　造芯★◈★，是资本的游戏★◈★。一座晶圆厂拔地而起★◈★，是数以百亿美元计的投入★◈★，当晶圆厂投入生产★◈★，就如同每分每秒都不停歇的印钞机★◈★，少运转几分就少赚几份钱★◈★。而一颗芯片要经历将近上千道制造工序★◈★，任何环节都容不得差错★◈★。CIM便是将这一切安排妥当的管家★◈★，服务着生产良率和效率★◈★，降低每颗芯片的成本★◈★，从而获取更多利润★◈★。[6]

　　随着半导体器件和制造工艺复杂性不断增加★◈★，CIM已成为半导体制造不可或缺的一部分★◈★。传统方案通常是孤立或松散连接的★◈★，并且难以扩展额外需求★◈★，而CIM则能够将这一切集成起来[7]★◈★。ITRS 2007指出★◈★，半导体晶圆集成分为晶圆厂运营★◈★、生产设备★◈★、材料处理★◈★、晶圆厂信息矢田亚希子★◈★、控制系统及设施五个部分★◈★，CIM驱动的晶圆厂运营将会是其他部分运作的推动力★◈★。[8]

　　1986年东芝公司一项研究结果表明★◈★，使用IC-CIM技术生产256kbyte DRAM存储器电路★◈★，能够改善四项生产制造指标★◈★。[9]

　　另据一些公司统计★◈★，在CIM投入使用一年后★◈★，设备停机时间减少了45%★◈★、设备设置时间缩短了38%★◈★、设备利用率提高了30%★◈★、周期时间缩短了23%★◈★、废品减少了22.5%★◈★、产品良率提高了15%★◈★、生产成本降低了34%★◈★、净利润增长近60%★◈★。[10]

　　研究发现★◈★，CIM越早投入使用★◈★，效果越好★◈★。晶圆厂生产整个生命周期是呈S曲线亿美元的晶圆厂来说★◈★，在未使用CIM系统情况下★◈★，始终会与生产目标相差数亿美元甚至数十亿美元★◈★，这意味着这部分的资金回收期会被延长★◈★，而越早地使用CIM★◈★，这部分资金越早能被回收★◈★。[11]

　　“S 曲线”★◈★，展示了生产目标（绿线）与实际生产情况（橙线）凯发国际官网★◈★，★◈★， 以及实现产能和良率目标面临的各种障碍（灰色椭圆）[11]

　　CIM概念早在1973年便由美国约瑟夫·哈灵顿（Joseph Harrington）在“Computer Integrated Manufacturing”一书中提出★◈★，不单单只有半导体行业需要CIM★◈★，任何需要智能制造的场景★◈★，都存在它的身影★◈★，诸如制药★◈★、食品和饮料★◈★、医疗设备★◈★、航空航天★◈★、国防和生物技术等★◈★，而它也曾一度带领半导体格局生变★◈★。

　　20世纪80年代初★◈★，美国经济危机波及全社会★◈★，电子产品也不例外★◈★。虽然美国半导体在技术开发领域依然强势★◈★，但自己产品的占有率却越来越低★◈★，索尼与松下等日本企业开始主导存储市场★◈★，并将微处理器作为下一发展目标★◈★。

　　时间来到90年代中期★◈★，短短十几年★◈★，美国又重新拿回失去的市场★◈★。抛开政治和策略因素★◈★，SEMATECH（半导体制造技术联合体）无疑是引发嬗变的关键点★◈★，它于1988年正式开始运作凯发K8娱乐官网版★◈★，由联邦政府和14家大型半导体公司组成★◈★，包括IBM★◈★、英特尔★◈★、摩托罗拉★◈★、德州仪器等行业巨头[12]★◈★。在每年2亿美元加持下[13]★◈★，美国的制造科学和半导体工艺技术开始融合★◈★，CIM是当时发展中最关键的部分之一★◈★。

　　要知道矢田亚希子★◈★，在当时★◈★，典型可大批量生产的先进制造设施总成本超过100万美元（相当于现在的数十甚至上百亿美元）★◈★，更为困难的是★◈★，连续数百个工艺中每一步都有损失良率的风险★◈★，当时的集成电路制造工艺良率可低至20%~80%★◈★。[9]

　　1991年凯发K8娱乐官网版★◈★，SEMATECH启动了CIM框架项目★◈★，自那时起★◈★，美国半导体制造业迎来变革★◈★，在CIM加持下凯发K8娱乐官网版★◈★，芯片成品率获得有效提升★◈★，产品生产周期也得以缩短★◈★，保证了产品质量与性能[14]★◈★。1998年★◈★，SEMATECH又开发了CIM框架规范★◈★，从而在半导体行业实现了开放多供应商CIM系统环境★◈★。[15]

　　回望历史★◈★，短短十几年前★◈★，晶圆厂运营还要依靠工人推着小车★◈★，亲自按下启动按钮★◈★，通过电子表格追踪制品★◈★，而现在晶圆生产拥有了从设备整合数据的能力★◈★，自动化地实现物料搬送[16]★◈★，CIM无疑是让智能制造迈向新台阶的关键★◈★。

　　当芯片制造逐渐被国内重视和大力发展★◈★，CIM的国产替代便显得格外重要★◈★，但想做好CIM并没有想象中简单★◈★。

　　CIM作为涵盖晶圆生产所有环节的工业软件★◈★，不仅需要开发者拥有过硬的软件实力★◈★，还要对每个生产环节了如指掌★◈★，并将二者无缝衔接在一起★◈★。更困难的是★◈★，半导体制造领域还存在诸多技术秘密（Know-how）★◈★，若非资深行业人士★◈★，很难踏入该领域★◈★。

　　此外★◈★，CIM并非简单地将软件叠加在一起★◈★，而是有机组合AG凯发k8真人娱乐★◈★。★◈★，通过与不同厂商★◈★、不同晶圆厂高度定制★◈★，将原本独立运行的多个单元系统组成一个协同工作的★◈★、功能更强的新系统[17][18]★◈★。与此同时★◈★，客户可接受容错率也很低★◈★，软件稳定性需达到99.9999%天生赢家 一触即发★◈★，★◈★。[19]

　　即便是能做出CIM系统★◈★，替换掉旧系统也并非易事凯发官网入口首页★◈★，★◈★。打个比方来说★◈★，如果将昼夜无休的半导体制造工厂看作高速行驶的飞机★◈★，CIM便是驱动飞机持续飞行的核心引擎★◈★，要替换全新CIM系统★◈★，好比开着飞机换引擎★◈★。可见CIM领域难度之大★◈★。[20]

　　近年来★◈★，12英寸晶圆厂兴起★◈★，带动了CIM大规模应用★◈★。随着晶圆尺寸从4英寸变为6英寸★◈★、8英寸★◈★、12英寸★◈★，不仅投资数额暴增★◈★，制造设备★◈★、流程★◈★、工艺也都变得更为复杂★◈★，假若这种情况下CIM发生故障★◈★，将会是一笔不小的损失★◈★，因此★◈★，市场开始对CIM提出了更高的要求★◈★。[21]

　　但就是这样难做的行业★◈★，全球市场却说不上非常大★◈★。据Technavio数据显示★◈★，2021年~2026年整个CIM市场（包含光伏制造★◈★、制药★◈★、半导体制造等）潜在市场增长份额为87.2亿美元[22]★◈★；另据IDC报告显示★◈★，2021年中国MES总体市场份额约为38.1亿元人民币[23]★◈★，这种情况下★◈★，细分到半导体的市场份额可能会更少★◈★。

　　更尴尬的是★◈★，CIM中核心的MES系统只占晶圆厂总投资的1%★◈★，相比动辄上百亿的晶圆厂★◈★，很难引发起行业重视★◈★，上游厂商更偏向于使用成熟方案以应对生产中各种问题★◈★。[24]

　　所幸的是★◈★，全球新建晶圆产能正在逐步增加★◈★，特定客户对CIM需求量增大★◈★。据SEMI《世界晶圆厂预测报告》显示★◈★，预计全球半导体行业将在2021年~2023年间开始建设的84座大规模芯片制造工厂中投资5000多亿美元矢田亚希子★◈★。[25]

　　目前半导体CIM格局集中度较高★◈★，应用材料（Applied Materials）★◈★、IBM并称为半导体CIM双雄★◈★，两家公司垄断市场将近40年之久★◈★。从发展历史来看★◈★，两家公司的技术时间跨度也很长★◈★。

　　应用材料与IBM两家公司面对的客户均为全球*进的晶圆厂或IDM厂商★◈★，而二者发展侧重点并不相同★◈★。

　　应用材料不仅是CIM的**★◈★，也是一家半导体设备龙头企业★◈★，经过大量收购CIM先进企业后★◈★，该公司采取“软件+硬件”捆绑销售形式★◈★，占据一方市场★◈★。

　　IBM则更偏向AI云网结合★◈★，通过不断收购相关公司补充技术能力★◈★，同时IBM还设有自家晶圆厂★◈★，可在自家晶圆厂试错积攒经验★◈★。[29]

　　自国产替代呼声响起★◈★，加之EDA★◈★、光刻机等典型卡脖子领域关注度提升★◈★，带动资本对CIM关注度凯发K8娱乐官网版★◈★。2022年下半年★◈★，投融资市场开始活跃★◈★，其中不乏红杉资本★◈★、高瓴资本★◈★、华登国际★◈★、上汽集团及旗下恒旭资本★◈★、比亚迪股份★◈★、韦豪创芯等明星投资机构★◈★。

　　纵览国内整体行业★◈★，均是以MES为核心的CIM方案★◈★，覆盖制造各个环节★◈★。此外★◈★，大多数国产厂商选择布局以光伏★◈★、LED★◈★、平板显示和半导体为核心的泛半导体行业★◈★，并向锂电★◈★、新能源等更多行业进发★◈★，以期更大市场★◈★。

　　据集微网文章显示★◈★，目前★◈★，封装领域的CIM系统基本已被国产厂商包揽★◈★，而这充分说明国外的产品并非不可替代★◈★，只是要有耐心★◈★。而在传统卡脖子的12英寸MES方面★◈★，近两年国内也已实现初步突破★◈★。[24]

　　虽然CIM市场规模不及实体芯片产业★◈★，但在特定客户需求和晶圆产能持续扩张前提下集成电路★◈★，★◈★，也拥较为广阔的利润空间★◈★，集微咨询信息显示★◈★，国内在建大硅片厂12英寸硅片产能超6000万片/年[35]★◈★，对国产CIM来说★◈★，与上游晶圆厂联合意义重大★◈★，此外★◈★，泛半导体不同子行业间具有一定相通性★◈★，国产厂商应抓住这样的机遇★◈★；

　　地缘因素影响下★◈★，CIM补足自主产业链意义重大★◈★，可以把它理解成光刻机与光刻胶的关系★◈★，即便研发难度大且投入回收期长★◈★，也要拥有国产自主可控产品★◈★，更何况CIM还处在工业软件领域★◈★，可能还会牵扯到信息安全方面问题★◈★；

　　迄今为止★◈★，国内已不缺乏半导体CIM厂商★◈★，但对于投资巨大的晶圆厂来说★◈★，尝试使用新产品★◈★，无疑是一次试错冒险[29]★◈★，这也是为何应用材料公司和IBM能稳坐龙头之位矢田亚希子凯发国际官网首页★◈★，★◈★，鉴于以往★◈★，国产上游厂商需警惕CIM供应商过于单一的情况★◈★，可尝试采用国内外双线策略★◈★，甚至可尝试多元供应商的策略★◈★；

　　虽然国内已初步实现国产替代★◈★，但相比国外巨头技术依然存在差距★◈★，为拓宽国产CIM技术边界★◈★，可借鉴应用材料公司和IBM发展历程★◈★，不断整合并购★◈★，增强技术集中度★◈★，另外国产晶圆厂或IDM厂商也可并购相关技术★◈★，建立纯自主产线★◈★；

　　应用材料公司认为★◈★，跨晶圆厂许多区域是部署中最耗时的因素之一★◈★，由于每个晶圆厂情况不同★◈★，从一个工厂到另一个工厂需要大量定制★◈★，需要6~12个月的时间k8凯发(中国)官方网站天生赢家·一触即发★◈★，同时半导体自动化系统数据时常会驻留在具有各自集成方法的不同CIM的应用程序中★◈★，其SmartFactory CIM方案就是解决了这些问题★◈★，值得国内借鉴★◈★；[36]

　　融资潮过后★◈★，国内涌现大量CIM企业★◈★，但切忌浮躁★◈★，半导体领域投资逻辑与传统大多行业不同★◈★，整体回收期较长★◈★，且CIM领域更为看重经验积累★◈★，此前部分国产厂商曾坦言★◈★，前期2~3年产品销售困难★◈★，不过一旦撑过这段时期★◈★，脚踏实地地迭代产品和积累口碑★◈★，客户信任度便会迎来明显上升★◈★，是值得布局的长线生意★◈★。

　　虽然国产CIM格局已初步形成矢田亚希子★◈★，但不得不承认现在国产与国外仍有差距★◈★。目前矢田亚希子★◈★，中国工业软件发展已迎来政策窗口期[37]★◈★，展望未来5~10年★◈★，半导体CIM或迎来发展热潮★◈★。

　　[2] 芯享天地★◈★：芯享科技获数亿元A+轮融资★◈★，致力于半导体工厂CIM工业软件国产化.2022.3.4.

　　[6] 郑城,张洁,吕佑龙,许鸿伟.基于改进粒子群算法的晶圆良率优化方法[J/OL].计算机集成制造系统:1-17[2022-12-22].

　　[17] 人民网★◈★：先进制造技术及其发展趋势——杨叔子教授在中国科协2003年学术年会上的讲演（节选）.2003.10.16.

　　[25] 电子信息产业网★◈★：SEMI预测★◈★：到2024年全球半导体行业新工厂投资将超过5000亿美元.2022.12.13.

　　[26] 芯东西★◈★：被垄断40年★◈★！半导体制造“大脑”迎融资热★◈★，国产MES企业春天来了？.2021.11.15.

　　[30] 芯智讯★◈★：泛半导体CIM系统企业哥瑞利完成3亿元C轮融资★◈★，推动半导体12寸国产MES软件落地.2021.11.12.

　　[31] 36氪★◈★：「赛美特」融资5.4亿元凯发K8娱乐官网版★◈★，比亚迪★◈★、高瓴和互联网大基金都看上了国产工业软件 36氪*.2022.6.29.

　　[33] 投资界★◈★：「格创东智」获数亿元B轮融资★◈★，专注于半导体行业智能制造升级.2022.11.4.

　　[34] 投资界★◈★：「喆塔科技」获近亿元A轮融资★◈★，合肥产投★◈★、耀途资本联合领投.2022.11.22.

　　[35] 天天IC★◈★：集微咨询★◈★：12英寸规划产能超6000万片/年★◈★，国产大硅片短期供给提升有限.2022.4.20.