智造升级，如何提升“芯”工厂的核心竞争力？

2023-04-14 0 点赞 0 评论 24 浏览

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智能创芯、技术破局，由芯师爷主办、CITE2023协办、深圳市半导体行业协会支持、芯同乐合作举办的“2023工控MCU技术及应用创新论坛”于近日举办。

赛美特科技有限公司（以下简称“赛美特”）半导体行业专家顾问潘国豪在论坛上进行了《智造智慧重塑“芯”工厂运营模式》的主题分享。现场，潘国豪就工业软件如何助推半导体工厂有效运营，以及CIM系统在工厂智能化升级中的地位和作用做了详细介绍。

（图源：芯师爷）

三大挑战制约半导体行业高质量发展

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“目前，半导体行业仍处于高速发展的状态！”

赛美特半导体行业专家顾问潘国豪在论坛上感叹。市场正在持续回暖，半导体产业迎来高速发展，而其产业链错综复杂，每个链条环环相扣缺一不可。其中，工业软件是如何成就半导体制造的？

当前，影响半导体产业快速发展的因素来自三方面，首先是供需失衡加重。半导体研究公司IC Insights公布的报告指出，我国是最大IC消费国，而2021年中国IC产量仅占其1865亿美元IC市场的16.7% 。到2025年要实现自给率50%，巨大的增长空间对智能制造提出更多的要求，产业升级迫在眉睫。

其次，后摩尔时代也给半导体制造带来三大挑战：

精密图形：当波长大于物理尺寸，分辨率会极其模糊，随着线宽向1nm演进，未来将受到严重挑战。

新材料、新工艺：主流硅基芯片很难进一步细化，阻碍了芯片性能的提高。业界也正在寻找新的材料进行替代。

良率提升：工艺流程中会积累大量的统计误差，如果成品率不达标，在芯片制造过程中会产生大量的浪费。

另外，产业链协同阻断也是国内企业当前不得不面对的难题。因此，潘国豪认为，产能扩展、关键系统自主可控、智能化方式追赶先进水平是目前行业发展的主线。

半导体工厂如何提升核心竞争力？

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工业软件是在半导体制造产业生产中不可或缺的工具。根据前瞻产业研究院数据，2021-2026年国内工业软件市场年复合增长率将达13.4%，保守估计到2026年我国工业软件产业的总体市场规模将超过4500亿元。

赛美特所瞄准的CIM（Computer Integrated Manufacturing，计算机集成制造）工业软件平台，通常被行业称为制造的大脑，是掌控半导体制造的生命级系统，相当于制造相关数字化工业软件的集合体。

全生命周期智能化管理

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CIM涵盖产品整个生命周期，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。

实现全自动化智能制造

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CIM的具体作用一是统筹管理制造生产流程，提升生产良率和效率；其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。

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赛美特的智能制造系统平台可分为经营管理、生产管理、品质管理和物流管理四大板块，主要包含两个赛道，即半导体和数字化。半导体解决方案是针对半导体整个生产过程的管理，提供从物流到生产车间，再到成品的整个制造环节的信息化管理。数字化业务是针对应用端，包括电子组装、交通轨道、新能源汽车零部件、医疗等领域的生产管理。

（图源：赛美特）

赛美特已自主研发MES生产控制、EAP设备自动化、APC先进排程、YMS良率管理、FDC故障检测与分类、RMS配方管理、RTD实时派工、FMB工厂看板、RPT报表系统、SPC统计过程控制等系统。

目前，赛美特打造的智能制造系统平台已经成功运用于国内外超100家 3/4/6/8/12英寸晶圆、前道和后道工厂，可在自主可控基础设施、先进技术和验证平台数字化等方面助力半导体工厂提升核心竞争力。

赛美特认为打造全自动化智能制造，需要满足8个自动化：设备自动化，过程自动化，排程自动化，调度自动化，仓储自动化，品质自动化，分析自动化，监测自动化。

其中，赛美特已将AI技术运用在大数据分析，为良率分析在准确率上提供保证。解决方案基于AI的数据分析，包括基于深度学习的ADC分析和参数图形化比较功能和基于机器学习的SVM和决策树的Good/Bad wafer的分类等功能。基于AI的数据模型依赖于分析的数据，但是数据对于客户来说是保密的，因此一个模型的好坏需要双方进行深度合作分析研究，保证数据分布不出现偏差，训练出来的模型才能发挥出应有的作用。