智能制造系統在晶圓生產中的重要性。

當前，隨著各國“碳中和”目標的落地日趨成熟，以碳化硅和氮化鎵為代表的寬禁帶功率半導體在新能源汽車、儲能、光伏風能發電、大數據、5G通信等領域或將迎來前所有未的黃金發展期。在此背景下，如何促進寬禁帶半導體在集成電路領域的融合創新成為了整個行業的熱點。

6月26日上午，2022中國·南沙國際集成電路產業論壇——寬禁帶半導體論壇在廣州南沙召開，上揚軟件（上海）有限公司董事長呂凌志博士發表了相關演講。

呂凌志博士表示，當下無論是6英寸、8英寸還是12英寸的晶圓制造，其涉及到的工藝流程都極其復雜，需要成百上千個步驟才能完成。想要做對晶圓，就必須確保工藝、數據采集、結果等每一步都正確，一旦其中某一環節出錯，就會導致幾十甚至上百萬的損失。而上揚軟件主攻的晶圓廠智能制造軟件（Manufacturing Execution System，MES），作為半導體工廠里的神經系統，掌管著整個晶圓廠從生產、工藝、質量，到人、材料、設備等各個方面，意義重大。

對于寬禁帶半導體行業目前概況，呂凌志博士直言，寬禁帶半導體行業主要有襯底、外延、器件三大段，由于每部分的物態形式、設備控制都不一樣，要想做好這個行業的MES軟件，就必須要理解每一段的工藝特性、管控重點。

對呂凌志博士來說，無論是第三代半導體、寬禁帶半導體，還是化合物半導體，其實都是晶圓，而MES軟件的第一要務就是追蹤，需要從粉末追蹤到外延片，尤其當制造車規級芯片時，哪怕時隔20年，也需要追蹤到每一片封裝器件，確認安全問題是由何引起，從這角度來看，未來面臨著極大的挑戰。

“寬禁帶半導體，一是材料制造，二是晶圓制造，三是封裝，三個階段的物態形式不一樣，產品不一樣，關注的重點不一樣，采集的參數也不一樣，所以我們做工業軟件的人，必須理解這整個過程。”呂凌志博士強調道。

目前，國內寬禁帶半導體CIM（計算機集成制造系統）仍然以手動作業為主，但發展已經對標全自動，因為只有全自動量產才能有效率。眾所周知，晶圓廠每天都有可能發生異常，而對于異常的處理往往十分復雜。一旦出現異常，僅靠員工處理往往是來不及的，必須要憑借神經系統進行管控，才能確保晶圓廠的正常運作。

呂凌志博士表示，對于寬禁帶半導體來說，品質管控十分重要。首先，就是數據收集到位，把設備、質量、派工等全部集成在一個系統里，一旦出現異常，除了設備和工藝工程師隨時相應外，還必須要有標準的異常處理流程，以及PDCA循環做閉環管控。

其次是設備管控。由于半導體設備大多價格昂貴，因此每個設備是否異常，以及健康狀況，都必須確保可以通過設備系統進行隨時管控。比如，FDC系統是保證設備處于健康狀態的系統，可以隨時采集設備參數，一旦出現異常，就需要進行設備的維修或保養。而AMS系統在發警報的時候，可以與手機微信對接起來，讓用戶隨時處于預警狀態。

此外，呂凌志博士還指出，當前的半導體設備都有標準接口，所以MES系統與設備一般通過標準接口進行對接。不過，由于MES系統產生的數據量十分客觀，在12英寸晶圓廠中，一片晶圓就能產生十幾G的數據，因此呂凌志博士建議工廠系統物理上與外界分割。

對于寬禁帶半導體CIM趨勢，呂凌志博士表示，智能化的系統必須要全，需要集成工藝流程、設備、派工、質量管理等方方面面，而不是靠人工來轉換數據。晶圓廠從手工、半自動，發展到全自動是一個爬坡的過程，首先人要做對，其次自動化才能做對，否則就會有危險，這就需要MES系統與工程師的管理習慣磨合到位。

針對上述提到的磨合，呂凌志博士解釋道，一般MES系統都可以按照工程師的管理習慣進行調節，在Auto-1階段，MES系統主要與設備對接；Auto-2階段，與搬運系統對接；到了Auto-3階段，則與自動派單系統對接。當Auto-3完成時，整個晶圓廠將完全處于自動狀態，在自動化的過程中，設備、質量所有的信息都是自動集成在一起的，必須管控到位。

最后，呂凌志博士給出了對寬禁帶半導體這個行業的未來展望。他指出，當前上揚軟件重點在于突破12英寸全自動量產線的MES，很快就會實現將MES+EAP+RTD集成在一起，而未來則是希望可以將CIM+AI/BigData+AMHS集成在一起。對于呂凌志博士來說，未來十年任重道遠。