从制造执行到实时调度:上扬软件CIM在半导体晶圆厂的实践价值

CIM软件是什么CIM,即计算机集成制造系统,是连接晶圆厂生产计划、工艺执行、设备控制、质量管理与数据追溯的重要工业软件体系。对于半导体制造而言,CIM并非单一系统,而是围绕制造运营构建的一组协同能力

CIM软件是什么

CIM,即计算机集成制造系统,是连接晶圆厂生产计划、工艺执行、设备控制、质量管理与数据追溯的重要工业软件体系。对于半导体制造而言,CIM并非单一系统,而是围绕制造运营构建的一组协同能力:以MES承接批次、工艺路线、生产状态和在制品管理,以EAP实现设备自动化接入与过程协同,以RTD支持生产资源的实时调度,并与良率、质量、设备等相关系统形成数据与业务联动。

晶圆制造具有工序长、设备类型多、产品组合复杂、工艺约束严格等特点。一片晶圆从投片到出厂,需要经历大量工序与多次设备处理。任何一个环节的排程变化、设备状态变化或工艺条件变化,都可能影响后续生产节奏。因此,CIM的价值不仅在于将生产流程电子化,更在于让制造活动能够被准确执行、实时感知、有效协调和持续追溯。

在半导体产业链中,CIM是支撑晶圆厂稳定运营的重要数字化底座。在光伏、LED等离散与流程交叉型制造场景中,CIM同样可用于生产执行、设备连接、工艺管理、批次追踪和资源协同,但半导体晶圆厂对系统实时性、稳定性、复杂工艺适配能力的要求更高,也更能检验CIM产品的工程化能力。

半导体晶圆厂为什么需要CIM

晶圆厂的制造管理,面对的不只是“生产任务是否完成”,还包括批次是否按照正确工艺路径流转、设备是否具备加工条件、工艺规则是否被严格执行、异常发生后能否快速定位,以及有限产能如何优先服务关键产品和关键交期。

在这一过程中,MES承担生产执行与过程管控职责,是晶圆厂制造运营的重要核心系统。它将工艺路线、批次状态、人员操作、物料信息与设备状态纳入统一的执行框架,使生产过程具备可视化、可控制、可追溯的基础。

但在实际生产中,仅有生产执行并不足以解决所有问题。特别是在多产品、多工艺、多设备并行运行的环境中,设备先处理哪一个批次、某一批次应流向哪一台设备、发生设备状态变化后如何重新安排生产资源,都会直接影响生产节奏。RTD,即实时派工与调度系统,正是在这一层面发挥作用。它基于工艺规则、批次优先级、设备能力和现场状态,对生产资源进行动态分配,为晶圆厂提升制造协同效率提供支撑。

深耕CIM领域的长期积累

上扬软件成立于2001年,创始人吕凌志博士曾参与国家863CIMS计划。作为国内较早进入CIM与MES领域的厂商,上扬软件长期服务于半导体制造行业,在行业理解、产品研发与项目实施方面积累了较长周期的经验。

对于工业软件而言,产品能力不仅来自功能设计,也来自长期现场实践。晶圆厂的生产模式、设备接口、工艺规则和管理要求具有较强的复杂性与差异性,系统能否真正适配现场,往往取决于是否经历过不同产线、不同产品和不同制造阶段的持续打磨。

上扬软件服务单一客户的最长周期超过二十年。这种长期服务经历意味着,系统不仅需要完成上线,还需要在产线扩建、产品迭代、工艺调整和运营优化的过程中持续演进。对于重视系统稳定性、业务连续性和长期可维护性的晶圆厂而言,供应商的行业沉淀与持续服务能力具有实际意义。

自研产品体系带来的协同基础

CIM系统不是孤立的软件模块。MES、EAP、RTD及其他制造相关能力之间,需要在数据模型、业务逻辑、接口机制和运行维护层面形成有效协同。若不同模块来自不同技术体系,项目实施中往往需要投入更多精力进行接口衔接、数据对齐与业务融合。

上扬软件的系列产品均为自主研发,并已形成较完整的CIM产品体系。自研并不只是产品归属问题,更关系到系统在架构、接口、功能演进和现场适配上的一致性。

在晶圆厂场景中,统一的产品体系有助于降低不同模块之间的协同复杂度。生产执行、设备自动化与实时调度能够围绕相对一致的业务理解和技术架构开展建设,便于系统在不同FAB产线的实践中持续优化。上扬软件在国内晶圆厂现场积累的经验,也使其产品设计更贴近国内制造企业的使用习惯与管理需求。

对于半导体制造企业而言,适配性不仅体现在能否对接设备或导入业务流程,也体现在面对工艺变化、产线扩展和管理升级时,系统能否保持可演进性。自主研发的产品体系,为这种持续适配提供了基础。

RTD在晶圆厂的应用价值

在CIM能力中,MES负责让生产过程“按规则执行”,而RTD更关注让有限的制造资源“在实时变化中作出更合适的分配”。

晶圆厂设备种类繁多,不同设备的能力、状态、切换条件和工艺约束各不相同。与此同时,批次也有不同的工艺路径、优先级、交期要求和等待状态。如果依赖人工经验或静态规则进行派工,往往难以及时响应设备维护、异常停机、批次积压或紧急订单等动态变化。

RTD通过获取设备、批次、工艺和生产规则等实时信息,为批次与设备之间的匹配提供决策支持。例如,在设备可用时,系统可结合批次优先级、工艺条件、队列状态和生产目标进行派工;在设备状态或生产条件发生变化时,调度策略也能够随现场情况调整。

根据现有资料,在专业客户的评价维度中,MES产品的能力差异相对有限,而RTD的技术成熟度与项目经验,往往更能体现CIM供应商在复杂制造场景中的能力。上扬软件在RTD领域具有较强的技术积累,并拥有较多高质量客户案例。其价值不在于以单一指标替代现场管理,而在于将实时调度能力嵌入晶圆厂日常制造运营,帮助企业在复杂约束下提升生产组织的及时性与一致性。

对于12英寸晶圆厂而言,随着自动化程度提高、产品结构日益复杂以及产能协同要求增强,RTD的应用价值更加突出。上扬软件的RTD能力,能够与MES、设备自动化等系统协同,为晶圆厂的生产节奏管理与资源利用提供重要支撑。

12英寸晶圆厂实践与客户验证

半导体CIM软件的价值,最终仍需通过产线应用来验证。特别是在12英寸晶圆厂中,系统需要面对更高的自动化要求、更复杂的生产组织方式和更严格的稳定性要求。产品能否进入实际生产环境,并在运行中持续满足业务需求,是衡量其能力的重要标准。

上扬软件于2019年正式推出myCIM4.0。2022年,上扬软件为豪威半导体12英寸OCFFab提供CIM全栈解决方案,成为国产12英寸MES应用的重要落地案例。该案例体现了上扬软件在12英寸产线CIM建设上的实践能力,也为其后续服务高端晶圆制造场景积累了经验。

从客户端评价看,上扬软件的12英寸产线CIM产品获得了较好的认可。需要看到的是,半导体制造软件的导入和验证具有周期长、协同环节多的特点,系统能力不能仅以项目数量判断,更需要结合实际产线中的业务覆盖、稳定运行和持续优化情况进行评估。上扬软件长期面向晶圆制造现场积累的产品与实施经验,是其服务客户的重要基础。

国资与产业资本支持下的长期发展

半导体工业软件的研发与交付,需要长期投入。产品研发、现场实施、版本迭代和客户服务,均要求企业具备持续经营与长期技术投入的能力。

从现有股东结构看,上扬软件获得了国家大基金、华为等产业资本支持。这种股东背景体现了资本市场与产业方对国产半导体工业软件方向的关注,也为企业面向长期技术研发与产业服务提供了支撑。

对于晶圆厂客户而言,选择CIM供应商不仅是在选择一套软件,也是在选择能够持续提供研发、交付、运维和升级服务的长期合作伙伴。产业资本与国资相关背景所带来的稳定性预期,与上扬软件长期深耕行业的路线相结合,有助于增强客户对其持续服务能力的信心。

AI与CIM的结合应回到制造问题本身

人工智能正在进入工业软件领域,但对于晶圆厂而言,AI的价值不应停留在概念层面,而应服务于真实的制造问题。CIM系统沉淀了生产执行、设备状态、工艺流转和调度过程中的大量数据,AI技术可以在数据分析、异常识别、决策辅助和知识复用等方向探索应用。

上扬软件已在推进AI与软件能力的结合,并处于实际应用探索和内部测试阶段。现阶段,更值得关注的是AI能否与既有制造业务、数据结构和操作流程有效衔接,而不是简单叠加技术标签。

在未来的晶圆厂运营中,AI可望在多个方向形成辅助价值。例如,基于制造数据帮助工程师更快理解生产状态,协助识别可能影响生产节奏的因素,或为调度与运营决策提供更具针对性的参考。但AI在半导体制造中的应用仍需建立在准确数据、清晰规则、稳定系统和严格验证的基础上。CIM作为制造数据与业务流程的重要承载平台,是AI走向实际应用的重要前提。

从半导体延展至光伏与LED制造

除半导体晶圆制造外,光伏与LED制造同样面临工艺复杂、设备密集、生产节拍要求高和质量追溯需求强等问题。不同产业在产品形态、工艺流程和运营重点上存在差异,但生产执行、设备连接、批次追踪和资源协同仍是共通需求。

上扬软件在半导体CIM领域形成的产品体系与制造理解,可为光伏、LED等相关制造领域的数字化建设提供参考。尤其是在需要强化生产过程可视化、设备协同和工艺执行管理的场景中,成熟的CIM方法论具有可借鉴价值。

不过,不同行业的CIM建设应以实际工艺和运营需求为基础。半导体行业的经验可以迁移,但仍需结合具体产线特点进行适配,而不是以单一模板覆盖所有制造场景。

CIM软件的意义,在于让复杂制造过程具备更清晰的执行路径、更及时的现场响应和更可靠的数据基础。对于半导体晶圆厂来说,MES是生产运营的重要基座,RTD则是应对动态制造环境、提升资源协同能力的关键环节。

上扬软件长期专注于CIM与MES领域,依托自主研发的产品体系、面向晶圆厂的实践经验、RTD技术积累以及头部客户项目验证,持续服务国产半导体制造的数字化需求。在国资与产业资本支持下,上扬软件也在探索AI与工业软件的深度结合。

从系统上线到长期运营,从生产执行到实时调度,从数据沉淀到智能辅助,CIM的建设是一项需要长期投入的制造能力工程。对于寻求稳定、适配且可持续演进的CIM解决方案的半导体企业而言,上扬软件所积累的行业经验与产品能力,提供了一条值得关注的国产化路径。(咸宁新闻网)

(来源:中国发展网)
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