打破“舒适圈”，半导体制造商亟需实现CIM自主供应

半导体行业一直以来都是科技领域的瑰宝，从初始的硅晶片到现今的高度集成芯片，半导体技术不断演进，推动着以此为基础的各个领域的创新与进步。半导体拥有庞大且复杂的制造体系，这个体系涵盖了材料开发、晶圆制造、芯片设计和测试的各个环节。在半导体工业中，每个细微的部分都必须精确无误地协同工作，从而生产出高度复杂的微电子组件，其中，CIM系统扮演着至关重要的角色。

️工业软件的“高地”，半导体制造的“大脑”

CIM全称是“计算机集成制造”，关键在于“集成”二字。

在CIM尚未广泛应用于生产线之前，尽管各个生产工序之间存在协调配合，但并不能串联成完整的生产流程。因为每个产线通常由数十台独立的机器组成，下一个工序的工人和机器只能接收上一个工序的产品，无法获取上一个工序的生产数据。如果出现错误或问题，唯一的解决方法是进行人工检查，一步步追踪问题的根源，找出出错的工序。因此，要确保生产线的顺畅运行，必须依赖于简化流程和强化管理。

CIM软件出现后，各个生产工序被纳入统一的计算机系统控制之下，每个工序的生产数据都会被精确记录，每个产品在不同时间点的状态也都可以追踪。无论是应对生产流程的意外干扰还是生产完成后的溯源跟踪，都无需额外的人力投入。此外，通过CIM系统，半导体企业可以相对准确地评估生产线升级和改造所带来的结果，可以说CIM系统伴随着生产线的演进彻底颠覆了固有的生产模式。

对半导体产业而言，CIM系统有助于推动半导体制造技术的发展和创新，是我国半导体产业升级的关键利器，并且随着技术的不断进步，CIM系统将继续在半导体制造中发挥关键作用。然而，正因为CIM系统在半导体行业中至关重要的作用，因此其技术一旦被制裁，对国内半导体行业来说将会是巨大的打击。

️半导体领域CIM国外对手强

在半导体领域的工业软件中，EDA（电子设计自动化）作为芯片之母，其重要性无疑已得到业界共识。除EDA外，12英寸晶圆厂对芯片制造CIM系统的依赖性也同样不容忽视。芯片法案后，美国断供EDA工具的消息曾在国内引起广泛讨论。而CIM系统被誉为制造环节的“EDA”，对我国半导体行业有着不言而喻的重要战略意义，实现其国产化迫在眉睫。

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CIM系统由制造执行系统（MES）、统计过程控制系统（SPC）、设备自动化方案（EAP）、配方管理系统（RMS）、良率管理系统（YMS）等数十种软件系统组成。如果把CIM系统应用场景分为前道和后道来看，我国后道封装领域CIM系统基本已实现国产替代，但前道晶圆厂的CIM系统仍长期处于国外厂商垄断的局面，应用材料、IBM和西门子等占据我国80%以上的市场份额。

从整体市场格局来看，CIM系统主要有两大流派，一是以美系为起始点，包括日本、中国台湾、新加坡的衍生系，主导厂商以应用材料、IBM等为主，目前大陆很多代工厂采用美系厂商产品。二是以韩系为基础，例如三星、SK海力士所扶持的几家企业。国产厂商发展起步晚，在技术和产品上都相对薄弱，与海外大厂相比，竞争力明显不足。

️半导体领域CIM第三方厂商发展限制多

在CIM发展的夹缝中，我国涌现了一批以赛美特、上扬软件、上海铠铂等为代表的拥有自主知识产权的企业。但CIM系统的国产化，与半导体领域的很多环节一样，仍处于漫漫长征之中，CIM企业也面临一些亟须解决的难题。

半导体CIM系统不同于其他领域的软件，存在大厂开源的情况，CIM厂商在技术和知识的保护方面有高度敏感性。制造商通常不愿意共享关键的CIM技术，这大大增加了新进入企业的技术研发难度。因为进入市场晚，国产工业软件厂商与海外巨头相比缺乏竞争力，对战时常常处于下风。

一位试图开拓高端工业软件市场的创业者表示，最近一段时间明显感觉到市场推广难度越来越大，之前公司已经与国内某晶圆厂达成了初步合作意向，却被临时叫停了后续合作。背后的原因是与其合作的某海外大厂得知该晶圆厂将采用国产软件时，表示将终止自身与晶圆厂相关硬件设备的合作，对于国内的晶圆厂来说，相比于软件，硬件设备更具有不可替代性，因此只能放弃使用国产软件。

这并不是个例。某些国际知名企业采用将软件与其他软件捆绑的策略，以挤压竞争对手。例如跨国公司可以提供半导体行业包括提高生产效率、优化工艺质量、强化制造执行和优化供应链的四大解决方案。在这些解决方案中，也涵盖了像EAP和MES等半导体制造领域的核心工业软件，海外大厂以此来在市场上获取更多的竞争优势。

当前国内的半导体CIM软件现状是，4-6寸晶圆基本实现了国产化；8寸晶圆，国产化率不到50%；12寸的基本上被外资垄断，这是因为12寸晶圆制造技术壁垒高，国产设备很难完成制造流程，大尺寸晶圆制造商基本上都采用国外的设备，而国产软件暂时还很难做到与进口设备接口并兼容。而且由于每个制造商的设备和流程不尽相同，CIM系统必须进行定制化开发，才可适应特定的制造环境。因此，为满足每个制造厂商的独特需求，开发和部署半导体CIM系统需要大量的资本投入和人力资源。

现如今随着半导体生产制程不断提高，晶圆厂的生产工序逐渐增多，自动化程度日渐提高，晶圆厂对工厂调度、管理的要求和依赖也在不断增加。而CIM是劳动密集型行业，这意味着CIM企业需要随着需求的扩大而不断扩大规模，即增加更多研发人力。但随着企业在人力方面的投入不断增加，企业抗风险能力减弱也是一个不得不面对的问题。

劳动密集型软件企业通常依赖于员工的技能和知识来完成项目。如果关键员工离职或面临其他问题，可能会对项目进展和质量产生负面影响。尤其是一些软件项目可能需要数月甚至数年才能完成。在这样长的项目周期内，外部风险因素可能会发生变化，CIM企业需要及时适应，否则会面临很大的风险。尤其是对于下游客户来说，这种风险可能会转嫁到晶圆厂身上。

据媒体报道，中芯国际去年8月于北京新建的12英寸晶圆厂CIM国产化项目近期被迫暂停，原因是该项目技术承包方上扬软件无法完成中芯国际的半导体CIM软件国产化需求，最终导致项目暂停，多位负责该项目研发的高级别技术人员，已经开始在寻找新的工作机会。对此，上扬软件相关负责人辟谣称，公司团队仍然在为其进行软件开发，由于疫情反复，所以项目由集中开发改为远程开发。我们不难看出，CIM的配套研发对于晶圆厂具有极强的影响力，而人力资源是这类企业的主要支撑力量，因此人员稳定性对于项目来说极为重要。

除此之外，产品导入也是CIM企业面临的问题。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，无疑是一次试错成本极大的冒险。某国内CIM厂商负责人曾强调：“如果代工厂一台设备出问题了，不足以造成巨大的损失，但如果MES出问题了，千亿元级别的代工厂投资有可能就会打了水漂。”所以晶圆厂在选择CIM供应商的时候总会显得顾虑重重。

️半导体领域CIM应更多依附于晶圆厂

在我们思考CIM国产化对策之前，首先要讨论一个问题：CIM谁来做最合适。

由于CIM系统的重要性对于整个晶圆厂来说堪比“大脑”，晶圆厂在选择供应商时更趋严格保守。国内某CIM厂商负责人表示：“国内发展MES最大的挑战就是如何走出一个死循环难点，一方面，代工厂需要成熟的MES，它的关键点在于有多年积累的know-how，因为12英寸代工制造涉及上千道制程工艺，都需要MES管理和进行稳定的执行和控制，可谓牵一发而动全身。另一方面，MES系统要走通对于制程的理解、对工艺流程的把控，需要大量的实践经验和积累。”

对于晶圆厂来说，软件可靠性是最重要的考量因素。晶圆厂需要达成自动化运作且逻辑bug少的结果，而不同机器之间的耦合很考验系统整合能力。一旦哪个环节出现问题，造成损失就难以估量。但是软件系统存在漏洞在所难免，所以CIM必须经过大量用户的使用反馈测试来验证，可一些CIM企业本身用户量就很少，无法从足量用户那里获得回馈来修复漏洞。

这就意味着如果一家软件公司仅靠自己，是没有办法覆盖半导体所有生产环节，他们不仅需要和工厂里各个部门协作，也要和设备厂、材料厂沟通协调，很多时候还需要设备厂额外开许可权限来接入系统。

但是CIM定制化程度极强，对实施人员依赖度高，实施周期长。每一个工厂都得当成一个单独的项目独立开发，复用性较少。这要求CIM系统既要满足用于产品检验的数据量，又要对晶圆制造有深度认知，不断根据自身需求进行完善。如此看来，晶圆厂才是承担CIM开发最好的选择。

上文我们提到困扰CIM企业的要素包括技术、数据、资金及产品导入等。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固资，投资额较小，且设备上的投资占大头。

从技术角度来说，虽然目前很多国内CIM的厂商擅长外挂模块的开发，但是对于底层的逻辑架构还处于研发迭代的阶段。因此，对于晶圆厂而言，可以通过引进研发团队，达成深度开发，从底层架构开始研发能够更加贴合晶圆制造生产的实际需求技术。并且若是晶圆厂作为CIM研发的主导方，也解决了令目前CIM厂商头疼的产品导入的问题。

从数据风险角度来说，当涉及需要大量核心数据投入验证时，本地化的晶圆厂无异于为CIM的定制开发提供了更好的测试土壤。和第三方合作短期对于晶圆厂可能省时省力，但同样存在企业信息外泄，影响数据安全的问题。不排除遭受信息安全攻击的可能性。据某CIM厂商负责人透露：“台积电某年一座代工厂因黑客攻击停工一天的损失就高达3亿美元。”另一方面，12英寸复杂工艺流程都是通过CIM来执行的，随着工艺的不断升级，如果晶圆制造过程受制于第三方厂商的CIM技术，那意味着国产高端芯片的推动也将受到阻碍。

高端芯片

从资本价值角度来说，目前不少投资人表明，他们只会投资1-2年内有产品产出的工业软件公司，不会等研发超过3年的项目。因此在半导体行业中有不少“操盘手”借用互联网优势完成创业，再依靠国产半导体情怀引入部分投资方快速完成多轮融资，通过融资、增加人员规模、营销推广快速催生看似不错的业绩。事实证明，这种投资模式无视工业和技术领域自身的客观规律，极易扰乱市场秩序。

随着IPO阶段性收紧，非“技术型”企业上市变得更加困难，工程类收入确认、劳动密集型的发展模式、订单不确定性等因素对企业上市的影响凸显。对于CIM行业，缺少投资方的资金来源、科技含量存疑、订单骤减、获客渠道非市场化、盈利能力不强等争议成为阻碍此类企业上市的“拦路虎”。在此背景下，半导体领域第三方CIM行业必然迎来大范围的洗牌。

只有将晶圆厂作为软件开发的主体，才符合我国半导体产业发展的特征，才能够真正贴合半导体企业真实需求。尤其在实际研发过程中，晶圆厂研发CIM可大大减少核心数据获取的难度以及对于各工艺步骤了解学习的成本，实现资金的高效利用，为投资人真正带来回报，同时对我国的半导体产业链的不断丰富和完善做出不可替代的贡献。

️积极拓宽布局领域值得CIM第三方厂商考虑

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，例如制药、食品和饮料、医疗设备、航空航天、国防和生物技术等。

CIM工业软件是一个大的范畴，半导体市场只是其中的一小部分。类似于赛美特的厂商在各行各业进行布局，发光发热。通过提供高效的生产流程管理和自动化解决方案，CIM厂商为不同行业的制造企业提供支持，帮助它们提高生产效率、质量管理和生产可追溯性。这种多领域的布局不仅丰富了CIM厂商的业务领域，还有助于满足不同产业的需求，推动了制造业的现代化和数字化转型。在不断更新迭代的制造环境中，CIM厂商的综合解决方案有望在各个领域发挥越来越重要的作用。

现如今，工业软件看似繁花似锦，实则烈火烹油，“十年磨一剑”成为CIM行业的常态。其中半导体CIM是一个需要长期积累的行业，只有在不断试错中才能实现国产化替代，我们能够做的就是尽可能减少试错成本，让所有的职责都回归本位，晶圆厂也应该肩负起支撑自主发展的责任，培养产业人才，注重技术迭代、保障信息安全，由此，我国的半导体CIM软件才有望真正崛起。

万创投行简介：

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