8月8日，一則中芯國際CIM國家化項目暫停的消息，震動芯片產(chǎn)業(yè)圈。

該消息表示，中芯國際位于北京的12英寸晶圓廠因為CIM軟件開發(fā)不達標而暫停了，很多三方公司研發(fā)員工都已經(jīng)離開崗位了，甚至團隊基本處于解散的狀態(tài)。當日，中芯國際股價下跌3%。

對此，中芯國際官方很快就在股民互動平臺表示，目前中芯使用的各種生產(chǎn)運營軟件都在正常運行，并沒有暫停。

而新聞另一個當事方，被指不合格的軟件開發(fā)商上揚科技也緊急發(fā)布公告稱：中芯國際在北京的項目并沒有暫停，他們的團隊也正在按部就班的進行軟件開發(fā)。相關(guān)人員辦公地點調(diào)整是因為疫情原因。至于團隊已經(jīng)處于解散的狀態(tài)，上揚科技也一一辟謠。

“我得到的消息表明，這個新聞有一半是謠言”，曾任職于某芯片大廠有著研發(fā)經(jīng)歷的唐靖對數(shù)科社表示，目前得到的消息是上揚軟件研發(fā)確實沒有達到預期進度，“中芯國際管理團隊給軟件開發(fā)公司施加一定的壓力是可以理解的”。

他進一步表示，沒有外界傳的那么夸張，“據(jù)我所知，因為沒按時拿出成果，中間中芯國際給予軟件開發(fā)團隊的一些待遇被收回了，但上揚科技肯定也要想辦法把相應的工作做好做完整，所以出現(xiàn)人員的調(diào)整和地點的調(diào)整是正常的。”

在他看來，中芯國際已經(jīng)確認在北京投資的都是12寸晶圓生產(chǎn)線，“今年中芯有望拿出45億美元投資生產(chǎn)線，明年這個數(shù)字會超過50億。這說明中芯國際對12寸晶圓生產(chǎn)線的重視程度遠超老產(chǎn)品8寸線，所以不可能出現(xiàn)將軟件開發(fā)團隊整體解散的事情”。

他認為，上揚科技遇到的很多問題非常嚴重，急需時間和精力去解決。“我們現(xiàn)在不是按部就班的發(fā)展，而是想辦法要跨越式彎道超車，甚至是頂著封鎖在進行，這中間的難度可想而知。”

唐靖表示，還是要給中芯國際和上揚科技時間，畢竟CIM軟件號稱是晶片生產(chǎn)的操作系統(tǒng)和大腦控制中樞，如果解決不了企業(yè)的發(fā)展，也不可能有好的前景。

#01

復雜到極點的CIM

某種程度上，此次引發(fā)新聞爭議的CIM工業(yè)軟件平臺，是集制造執(zhí)行管理系統(tǒng)MES、設備自動化系統(tǒng)EAP、良率管理系統(tǒng)YMS、先進過程控制系統(tǒng)APC等數(shù)十種工業(yè)軟件于一身，在半導體代工廠中的應用廣泛，其重要性類似于工廠的大腦，是芯片制造環(huán)節(jié)的根基所在。

實際上芯片制造大概有500多道工序，我們?nèi)粘Ｋf的光刻機只是芯片生產(chǎn)中一個重要的部分而已，一個芯片生產(chǎn)的復雜程度是人類工程歷史上的最高峰。

其中，控制每個步驟的良品率就成為芯片生產(chǎn)制造企業(yè)必須保證的事情。

由于芯片生產(chǎn)是建立在高端的物理學跟電化學技術(shù)之上的，很多行為都是介于實驗室和大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)之間的空白地帶，這也讓生產(chǎn)廠商對于芯片良品率的控制非常艱難。

實際上包括離子注入、涂光刻膠、薄膜沉積、蝕刻、去膠等環(huán)節(jié)，都是需要物理和電化學雙方知識介入才能完成的，而背后需要控制軟件的精細程度可想而知。

再加上，哪怕單個環(huán)節(jié)的良品率達到99%，但環(huán)節(jié)一多，最終良品率就會低于50%，甚至30%，整個工廠就沒法運營了。所以，現(xiàn)在所有的芯片企業(yè)都在追求小數(shù)點后幾位的良品率，甚至像臺積電，他的每個步驟都要追尋99%后面4~5個小數(shù)點的數(shù)值，還可能最終完成整體把控成品率超過合格線。

而這樣整體環(huán)節(jié)的掌控以及設備的精確調(diào)用，都是CIM軟件平臺負責實現(xiàn)的。

關(guān)鍵針對每一個芯片廠需求和設備不同、各個環(huán)節(jié)采用的工具以及工序差異，使得幾乎沒有一個通用型的CIM軟件可以放之四海而皆準。一般情況下，CIM是一個解決方案廠商，在芯片企業(yè)采購后還要依據(jù)芯片企業(yè)的需求再做調(diào)整。

“之前由于芯片代工企業(yè)國內(nèi)發(fā)展緩慢，絕大多數(shù)的代工企業(yè)以及產(chǎn)能都云集于臺灣、韓國等地區(qū)，這就讓 CIM工控軟件的市場是在海外，國內(nèi)參與此類軟件的企業(yè)規(guī)模都比較小，成體系的很少”，唐婧表示這樣的局面在2020年后才有所改觀。

在他看來，一談起芯片制造大家都關(guān)心光刻機，但真正“卡脖子”的環(huán)節(jié)還在光刻機之外。“ CIM軟件，尤其是其中的MES，就是管理自動化和潔凈化環(huán)境內(nèi)生產(chǎn)芯片的系統(tǒng)，只有國外軟件企業(yè)有經(jīng)驗，國內(nèi)因為沒有大批量的芯片生產(chǎn)場所，以前企業(yè)根本就沒有進入過這個領(lǐng)域”。

據(jù)他介紹，在2020年開始中國芯片代工企業(yè)，受美國對中國芯片產(chǎn)業(yè)打壓的影響，不得不全盤轉(zhuǎn)向自主替代，而CIM軟件就成為其中一個非常重要的組成部分。

“上揚科技就是那時候嶄露頭角的，關(guān)鍵之前中芯國際上馬8英寸晶圓產(chǎn)線的時候，CIM系統(tǒng)就是由上揚科技匹配研發(fā)并最終到位的，現(xiàn)在8英寸晶片產(chǎn)能每年中芯國際已經(jīng)超過4.5萬片，上揚科技在CIM管理控制軟件領(lǐng)域的能力，也讓中芯國際佩服。”唐婧如是說。

因此，他認為這也是中芯國際準備上馬12英寸晶圓生產(chǎn)線時，繼續(xù)請上揚科技配合開發(fā)定制CIM軟件系統(tǒng)的原因。

“現(xiàn)在看很可能是上揚科技在一開始的判斷中，并沒有考慮到12英寸晶圓生產(chǎn)復雜性遠超8英寸，這在前期研發(fā)走了彎路”，唐婧表示還是比較看好上揚軟件的進展，“因為國內(nèi)有大批量配套而且贏得了芯片制造企業(yè)信賴的CIM軟件廠商，并沒有幾家，上揚科技在其中是最優(yōu)秀的那一批”。

#02

中芯國際的決心

當然從唐婧的角度看，中芯國際現(xiàn)在的決心也非常大。

目前從營收看，2020年中芯國際的營業(yè)收入是275億，占全球芯片代工市場的比例只有4%。“而從技術(shù)水平看，中芯國際差臺機電基本上兩個代差，中芯國際比較成熟的是14和28nm，臺積電已經(jīng)到了7到5nm”。

而從臺積電角度，中芯國際是他們未來10年最重要的競爭對手。唐婧表示這個很好理解，“14納米的芯片是目前國際市場芯片交易的主流，而7納米甚至5納米的高端芯片真正在國際芯片市場中的比例比較低，所以臺積電想要市場的份額，吃掉最多的就是14納米這個空間”。

由于中國政府的扶持以及國內(nèi)市場的增長，中芯這兩年14納米產(chǎn)能釋放非常快。唐婧進一步介紹，“中芯國際已經(jīng)確認的建廠計劃就超過了8條線，而且絕大多數(shù)都是12寸晶圓的生產(chǎn)線，如果這些線路全部建成，那它在14納米領(lǐng)域的產(chǎn)能將僅次于臺積電”。

目前，根據(jù)剛發(fā)布的半年報顯示，中芯國際今年預計擴張等效8英寸產(chǎn)能13萬片/月，產(chǎn)能增量高于去年（約10萬片/月產(chǎn)能）。其中約4.5萬片/月的8英寸產(chǎn)能增加主要在天津廠進行擴產(chǎn)。而12英寸產(chǎn)能的擴張主要在北京老廠進行。

展望未來3-5年，中芯國際將會在中芯京城、中芯深圳、中芯臨港三座晶圓廠建設約10萬片/月、4萬片/月、10萬片/月的12英寸產(chǎn)能，折合 8 英寸產(chǎn)能約54萬片/月，與2020年年底8英寸當量的52.1萬片/月產(chǎn)能接近。

按照計劃，這相當于中芯國際今年將擴充一倍以上的產(chǎn)能，而疊加國內(nèi)市場需求大增以及芯片價格上漲等因素，中芯國際在國際芯片銷售市場的占比很可能會提升到10%左右。

這種看得見的前景確實推升了中芯國際的投資野心。

“據(jù)我所知，中芯國際的生產(chǎn)線靈活度非常高，14和28納米的生產(chǎn)線完全可以生產(chǎn)比他們標準略低的芯片，這跟臺積電的生產(chǎn)線不太一樣，背后就是上揚科技幫忙開發(fā)的CIM系統(tǒng)在起作用”。唐婧認為，這種在市場上的靈活度，特別適合中國這個龐大需求的芯片市場。

中芯國際在2019年開始量產(chǎn)14nm芯片，其中的產(chǎn)品包括華為麒麟710A 處理器。這是中國大陸可量產(chǎn)的最先進的制程，也是國內(nèi)唯一將技術(shù)節(jié)點推進到14nm和FinFET的晶圓制造廠商。

中芯國際在2020年和2021年持續(xù)推進N+1代、N+2代等先進制程節(jié)點的研發(fā)。目前在中芯南方廠，12英寸FinFET產(chǎn)能約15萬片/月，維持在滿載狀態(tài)。

可惜的是受制于美國的牽制，中芯國際不能擴充自己的產(chǎn)能。唐婧表示，“此次北京老廠不斷擴充12英寸的生產(chǎn)線及復雜程度頗高，上揚科技這么有經(jīng)驗都沒按時完成，很有可能是因為這條線是針對于14納米甚至N+2的技術(shù)實施的”。

實際上，14nm節(jié)點遍及被業(yè)界視為IC制造工藝拐點，霸占14nm手藝，意味著中芯起頭進階成“中級玩家”。今朝全球擁有14nm手藝晶圓代工場僅五家（臺積電、三星、英特爾、格芯、中芯國際），工藝能夠應用于中高端智妙手機AP、礦機芯片、AI芯片等一系列應用。

關(guān)鍵，中芯國際"N+1"規(guī)劃是其第二代FinFET，而14nm與12nm同屬第一代FinFET。據(jù)中芯國際CEO梁孟松之前會議上介紹，其下一代N+1工藝和14nm比擬，機能提拔了20%，功耗降低了57%，邏輯面積縮小了63%，SoC面積削減了55%。

“所以在功率性能方面，N+1和7nm工藝非常相似，獨一區(qū)別在于機能方面，N+1工藝的提拔較小，市場基準的機能提拔應是35%”，唐婧表示，這實際上是中芯國際在美國“封鎖”之后不得不做的技術(shù)調(diào)整和進步，“通過另一種方式繞開封鎖，實現(xiàn)高技術(shù)的落地”。

唐婧表示，技術(shù)的設備采用也很重要，“這個技術(shù)只會使用DUV的光刻機，沒有用到最新的EUV的光刻機，屬于不被美國“封鎖”的范圍，所以這個技術(shù)的落地對于中國中高端芯片的生產(chǎn)，有著劃時代的意義”。

截圖來自浦銀國際研報

#03

國產(chǎn)芯片崛起的新契機

8月9日，美國政府簽署了《2022年芯片與科學法案》。

這個法案的核心是兩個部分，第1個是向芯片產(chǎn)業(yè)提供527億美元專項資金，鼓勵芯片產(chǎn)業(yè)在美國研發(fā)和生產(chǎn)芯片，并給予這些企業(yè)25%的稅率減免；第2個是未來5年將投入近1,000億美元的資金，同時在芯片人工智能機器人等領(lǐng)域的研發(fā)，但法案也規(guī)定，10年之內(nèi)享受相應扶持待遇的芯片企業(yè)，不得在中國投資辦廠或者研發(fā)芯片技術(shù)，不然就將追繳相應的資金和提供的補貼。

這被看作是美國對中國芯片“封鎖”的升級版，而疊加美國現(xiàn)在積極籌備與中國臺灣，日本，韓國組建的芯片生產(chǎn)四方聯(lián)盟，對中國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的絞索越來越緊。

但實際上業(yè)內(nèi)人士看來，反而認為這將是中國芯片產(chǎn)業(yè)崛起的一個新的契機。

“中國的芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在進行國產(chǎn)替代，畢竟從2019年開始，美國就在掐緊我們的芯片產(chǎn)業(yè)和新技術(shù)的獲取，但這一次的美國芯片法案會快速加速這個進程，這逼的中國芯片生產(chǎn)企業(yè)不得不考慮全盤自主化”，一家高科技投資基金分析師李冉對數(shù)科社表示，國內(nèi)現(xiàn)在缺乏的部分，很可能在未來兩年國產(chǎn)會追上來。

他認為，美國芯片法案有他考慮的點，但真正對于市場的反應，美國政府是根本沒讀懂的。“法案簽署了反而美國芯片股大幅下跌，原因很簡單，美國這個法案就要求所有的芯片公司只能在美國設廠不能在中國設廠，而且美國的用工土地等等遠遠高于中國，就使得芯片企業(yè)預計成本會上升30~50%，而這種高價的芯片，美國消化不了，大部分還要賣給全世界最大的芯片市場中國”。

在他看來，資本市場都覺得這種想法很荒謬，“所有的芯片企業(yè)都被搬到美國去的話，市場調(diào)試以及相應的技術(shù)、工人的培訓等等需要一定的時間，這就相當于市場會有一段的空白期，無形中不光推高了芯片的價格，同時也給中國芯片制造企業(yè)以崛起的時間”。

市場數(shù)據(jù)已經(jīng)說明了這一點。

德邦證券的研報顯示，上半年中國國內(nèi)芯片制造設備的國產(chǎn)化率進一步提升。報告顯示，2022年6月國內(nèi)10家主流晶圓廠共開標68臺工藝設備，主要來自上海積塔（52臺）、華虹無錫（11臺）、福建晉華（3臺）、華力集成（1臺）。2022年1-6月合計開標548 臺工藝設備，主要來自華虹無錫（291臺）、上海積塔（210臺）、時代電氣（16臺）、福建晉華（23臺）、華力集成（6臺）、華力微電子（2 臺）。

雖然這些設備覆蓋面很廣，而且沒有光刻機這種核心生產(chǎn)設備，但刻蝕、干法去膠、涂膠顯影、測試、封裝等設備的國產(chǎn)化采購也已經(jīng)走上正軌，甚至可以看出這些領(lǐng)域國產(chǎn)化的設備占比超過50%。

李冉覺得，這種局面其實就是中國芯片制造產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的一種展示，“之前很多制造廠家是可以從海外買到各種優(yōu)質(zhì)設備的，但現(xiàn)在美國禁止中國使用，我們不得不自己研發(fā)，芯片廠商為了規(guī)避風險也不得不采用國產(chǎn)設備，這就給了國產(chǎn)廠商發(fā)展的空間和試錯的余量”。

他進一步表示，這些環(huán)節(jié)的國產(chǎn)設備也就是不到三年的發(fā)展期就產(chǎn)生了這樣結(jié)果，“據(jù)我所知，在光刻膠和其他一些領(lǐng)域國內(nèi)企業(yè)的技術(shù)也已經(jīng)有了重大的突破，甚至追平了國際先進水平，而對于國內(nèi)芯片生產(chǎn)企業(yè)來說，哪怕國內(nèi)企業(yè)的水平在兩年以前都是可以使用的”。

某種程度上，龐大的市場用需求推也能推出符合市場期望的企業(yè)和技術(shù)，這在以往中國國內(nèi)其他行業(yè)發(fā)展的過程中以及得到認證。

對于所有人都關(guān)心的光刻機，據(jù)李冉了解，上海微電子的28納米光刻機已經(jīng)交付了幾臺，給國內(nèi)幾家芯片生產(chǎn)企業(yè)試用。“目前據(jù)了解中科院已部署新技術(shù)路線光刻機的研制，可能會超過現(xiàn)在的這種模式，去實現(xiàn)類似的效果”。

所以李冉表示，美國這個法案可能會成為世界芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個分水嶺，“其實大家不用著急，資本市場對這個判斷是跟我們國內(nèi)的經(jīng)濟學家的判斷一致，想想我們用5年攻克了盾構(gòu)機技術(shù)之后，把盾構(gòu)機賣到全世界的案例就知道，時間是站在我們這一邊”。

當然，對中國的芯片生產(chǎn)與制造企業(yè)來說，接下來的工作無比重要，而且需要全力以赴。