過去五年，中國半導體產業邁入前所未有的高速發展期，隨著國產芯片逐漸登上主舞臺，數以千計的芯片公司遍地開花。國內晶圓代工廠商也紛紛將12英寸晶圓廠列為投資重點，預計中國大陸未來5年（2022年-2026年）還將新增25座12英寸晶圓廠。

半導體制造行業屬于工業制造的最高級別，以去年IBM官宣的2nm制程為例，生產制造的步驟可以高達數千步之多，生產周期動輒需要兩三個月的時間，這其中任何一個環節出差錯都會直接影響良率和效率。

因此，借助計算機的控制與信息處理功能，幫助半導體工廠實現產品的自動化生產的CIM系統發揮著無可替代的作用。目前國外成熟的代工廠大約99%以上的執行和決策都依賴于CIM系統。海力士無錫工廠是其全球月產能最高的工廠，月產能為20萬片，年產值接近300億美元，卻只有180個工人三班倒，這就是CIM生態發揮巨大效用的標桿。高效可靠的半導體CIM工業制造軟件成為了支撐晶圓制造背后的隱秘與偉大。

01沉浮二十載，一朝破曉

都在說，國內半導體的破局極為困難，在堪比“制造環節EDA”的CIM領域中更是如此。CIM是生產控制類工業軟件的“大集成”，集數十種工業軟件于一身，如制造執行系統MES、設備自動化EAP、先進制程控制APC、實時調度系統RTD、自動排產系統APS等。

在半導體CIM領域，絕大部分12英寸晶圓廠系統都被美國科技巨頭IBM和美國半導體設備巨頭應用材料所壟斷，這兩家企業就占有了全球80%以上的市場份額。IBM更是憑借著其強悍的“know－how”能力，始終保持著領先地位。

在這樣一個門檻極高的領域，沒有經驗累積的中國企業想要突破重圍更是困難。但隨著1999年上揚創始人呂凌志放棄新加坡外國專家待遇回到中國創業開始，猶如投石擊水，中國CIM行業發生了微妙的變化。

這是一次偶然的契機：紹興華越上一條五吋線進口購買日本設備，但忘記采購CIM系統的主要子系統MES系統，如果再去購買日本MES系統就需要花費一百多萬美金。當時負責人找到呂博士，問他：“你能不能做？”盡管此時的呂博士已經擁有新加坡外國專家待遇，但他依舊不斷的追尋自我實現的價值感，加上游子歸家心情也正驅使著他尋找機會回國。

于是，他義無反顧地答應了。2000年，呂凌志和上揚軟件最初的12名員工一起完成了紹興華越微電子五英寸晶圓廠的MES項目開發，同年在華越上線使用。這是上揚軟件的第一個半導體MES項目。也是中國本土自主研發的用于晶圓廠流程的第一套MES系統。

創辦上揚軟件的第二年，整個上揚公司一張訂單都沒有收到。呂凌志回憶道：“那年過年別人問自己‘今年賺了多少？’當時總會很尷尬，但今天回想起來，為什么自己當初會堅持，也只能說是一種‘迷信’明天會更好的。”

在不斷的堅持之下，2019年，上揚推出的新產品myCIM 4.0填補了12英寸半導體產線MES系統國產化的空白，成為國內率先擁有自主知識產權的半導體全自動化CIM軟件方案的軟件公司。

現在，上揚是中國CIM賽道的領航者，經過20多年的經驗積累，逐漸具備了無可替代的優勢。可能上揚也沒想到，堅守二十年后，“一不小心”成為了國內半導體智能制造軟件領航者，更是在自主研發的道路上越走越遠。

02“穩”成為領航的核心能力

不同英寸晶圓廠對于智能化要求不一，4英寸線到6英寸線以人工為主，8英寸以半自動廠為主，12英寸基本都是全自動。12英寸產線前道晶圓制造，其困難程度可以用“半導體工業軟件的珠峰”來形容。

在12英寸方面，CIM系統的研發、中試、量產對于軟件的要求有著天壤之別。即使企業已經突破了12英寸的研發和中試，但如果想要繼續突破量產，必須具備實際的工業場景應用。為了保證12英寸晶圓制造近1000道工序的順暢運行，需要經過項目不斷地試錯，不斷地積累經驗值，最后才能成為一款應用于量產線的成熟軟件產品。

因此，作為一個技術和經驗結合的硬科技領域CIM軟件需要不僅是專業的團隊，更需要團隊具備豐富的行業知識和項目經驗（know-how）。并且CIM軟件的成熟度往往是與客戶案例的數量和質量掛鉤的，具體體現在這款軟件可用于多少條產線，能支撐多大量產能力，使用年限等。

實際上，CIM行業追求的就是一個“穩”。無論是8/12英寸的晶圓廠，每一次停產都是會造成巨大上千萬美元的損失，因此如果是軟件造成的損失對于晶圓廠來說是非常致命的。所有的晶圓廠都需要一個穩定、成熟的CIM系統。

無法一蹴而就成為CIM領域的特性，一個企業直接從4、6英寸CIM系統量產直接跳到12英寸量產是不現實的，而正是因為有了8英寸量產突破的基礎，上揚才開始穩步進行12英寸CIM的研發。

“穩”成為了上揚領航的核心能力。

第一，團隊“穩”。

由于涉及到眾多環節，開發CIM需要非常深厚的積累和沉淀，既需要對半導體行業有深刻的認知，也需要具有工業軟件領域的基礎。因此，CIM行業中的人才需要有兩個方面的背景，一個是對于晶圓廠本身生產工藝的了解，另一個是具備IT技術和知識。

上揚的穩，表現在核心團隊穩。上揚的核心管理團隊非常穩定，基本上都是跟隨上揚成長20年的老員工，本身對CIM行業有相當強的洞察力。在技術團隊方面，上揚現在有近20名的IT技術專家和行業專家。

上揚軟件的技術團隊中有好多位技術專家來自于成熟晶圓廠生產或IT領域的行家，這無疑凸顯上揚軟件充分掌握了半導體行業的Know-how。

第二，技術“穩”。

上揚軟件作為CIM整體解決方案的提供商，不僅能夠提供穩定成熟的MES服務，還有EAP（設備自動化系統）、APC(先進制程控制)、FDC(設備故障偵測與分類軟件)等其他成熟的子系統。

上揚軟件的FA EAP非常有優勢，可以適用于半導體6/8/12英寸晶圓制造廠和先進/傳統封裝廠，使用易用的開發工具便于系統開發，上手簡單，并且EAP Server以服務器模式運行，控制設備自動化跑貨，利用Backup Server和Failover機制保證EAP Server不宕機，還具有良好擴展性，易于與其他系統集成，如MES，MCS，SPC，RMS，FDC，APC等。

而先進制程控制（APC）應用Run-to-Run控制方法，利用數據的正向補給和反饋來有效的監控制程過程與設備狀態以及調整制程的偏移，消除對制程的各種干擾，以提高產品良率。上揚軟件的APC目前已經出口美國，作為國內CIM領域首次出口，這也證明了上揚APC的實力。

在設備故障偵測與分類軟件（FDC）方面，上揚在今年進行了產品升級，布局CIM子系統。在備數據的高頻次采集方面，頻次非常高，至少支持100毫秒的頻率，約為10HZ；還擁有基于深度學習進行邊緣AI計算，提高高頻數據采樣的效率，甚至達到100HZ。與市面上多數國產FDC產品采用的單變量分析相比，上揚的FDC系統使用多變量分析，利用大數據技術，支持多元數據分析。

保證系統的穩定性，是上揚的技術”穩“。

第三，迭代“穩”。

由于CIM系統的重要性對于整個晶圓廠來說堪比大腦，晶圓制造企業在投資建廠時選擇供應商上就更趨嚴格保守。晶圓制造的復雜流程，任何環節出現問題都會影響最終的良率和芯片，也正是因為這個原因，使得CIM系統必須持續升級迭代，才能滿足和支撐行業的快速成長。

CIM行業需要積累，如果沒有突破8英寸量產，需要想去突破12英寸的量產是不可能有這樣的跨度。上揚的技術迭代從4、6、8、12英寸穩步進行。在2000年，上揚滿足了紹興華越5英寸晶圓廠MES系統的需求，實現零的突破。

在工廠產線的不斷應用迭代下，這套系統后來又被用于上海新進半導體6英寸線。之后，應用于士蘭微電子6寸量產線的MES已支持24萬片/年。有了客戶零的突破，上揚軟件MES系統的迭代推進就變得順暢起來。去年，上揚軟件開始全力推進其12英寸量產線MES系統的研發迭代。在未來，上揚還計劃繼續迭代，完善自身EES系統的研發及其它軟件產品的研發升級。穩定的迭代，是上揚領航CIM領域的又一原因。

在國內CIM群雄并起的時代，攻略工業軟件領域的市場“高地”絕非易事。深耕行業二十年，上揚有自己始終堅持的初心：客戶導向，技術為本。

2021年年底上揚收到非常多的客戶感謝信，包括北京唯捷創芯封測、西安衛光6英寸VDMOS前道、中芯紹興8英寸線、義烏晶澳光伏組件等客戶，都對上揚提供的解決方案表示滿意。

在今年7月，上揚軟件為隸屬于豪威集團旗下的豪威半導體（上海）有限責任公司開發實施12英寸半導體量產線的CIM“全家桶”解決方案。其中囊括了：制造執行軟件MES myCIM、SPC、EAP、RMS、APC、FDC、YMS，控制管理每一片晶圓在數百臺設備間的流轉以及生產過程中的近千道工序，實現12英寸晶圓廠的智能制造。

第四，融資“穩”。

上揚軟件的堅持獲得了回報，資本用自己的方式給出了答案。2017年，上揚軟件獲得了深創投的A輪融資；2019年獲得北京屹唐華創、上海物聯網的B輪融資；2021年5月，上揚軟件完成以國家大基金、哈勃資本領投的數億元C輪融資。在資本緊縮的今年，上揚軟件依舊獲得了上海半導體裝備材料基金領投，青島中科育成，水木梧桐創投，蘇州安芯同盈跟投的數億元D輪融資。

第五，內心“穩”。

企業文化是企業的內心和靈魂，上揚軟件的企業文化始終秉承誠信、善良、勤勞，簡稱為“誠善勤”三字經，誠信經商、善良為人、勤勞肯干，善待客戶、員工、股東、合作伙伴是每個上揚人的行為準則。

03下一個十年，未來追趕點在哪？

隨著國際環境日趨復雜，CIM面臨潛在的制裁風險不得不警惕。12英寸復雜工藝流程都是通過CIM來執行的，隨著工藝的不斷升級，如果國外直接禁止CIM的使用，那意味著高端芯片將難以制造出來。如果半導體制造軟件也像EDA軟件那樣被卡，那么國內的全自動化的12英寸晶圓廠將難以開工。

隨著中美貿易摩擦加劇，美國已經開始對國內的半導體制造進行了限制。CIM系統是負責晶圓制造廠生產過程的全管理，如果未來卡到軟件層面，那么對國內制造影響極大。因此，上揚希望能夠發揮底線思維，制造屬于自主可控的CIM軟件。

現在，從4英寸到12英寸的晶圓制造廠，都可以看到上揚軟件的身影，4~6英寸產能夠達到20萬片/月，8英寸產能達到10萬片/月，12英寸已經突破了研發線、中試線，產能可達5000片/月，非晶圓代工廠的12寸量產線，月產能也達到了15000片。

未來，上揚計劃持續研發12英寸全自動晶圓廠量產線智能制造軟件CIM/MES，突破12英寸全自動量產線MES的壟斷；并在未來，實現泛半導體智能制造的“鐵人三項”，即完成CIM軟三項：MES, EES, Full Auto (Auto1→4)，以及智造硬三項：信息化 (CIM), ?自動化 (AMHS+MCS), ?智能化 (Big Data + AI）。

編輯：黃飛

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