8月8日，一則中芯國際CIM國家化項(xiàng)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?yàn)镃IM軟件開發(fā)不達(dá)標(biāo)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(tuán)隊(duì)基本處于解散的狀態(tài)。當(dāng)日，中芯國際股價(jià)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(yùn)營軟件都在正常運(yùn)行，并沒有暫停。

而新聞另一個(gè)當(dāng)事方，被指不合格的軟件開發(fā)商上揚(yáng)科技也緊急發(fā)布公告稱：中芯國際在北京的項(xiàng)目并沒有暫停，他們的團(tuán)隊(duì)也正在按部就班的進(jìn)行軟件開發(fā)。相關(guān)人員辦公地點(diǎn)調(diào)整是因?yàn)橐咔樵颉Ｖ劣趫F(tuán)隊(duì)已經(jīng)處于解散的狀態(tài)，上揚(yáng)科技也一一辟謠。

“我得到的消息表明，這個(gè)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(yáng)軟件研發(fā)確實(shí)沒有達(dá)到預(yù)期進(jìn)度，“中芯國際管理團(tuán)隊(duì)給軟件開發(fā)公司施加一定的壓力是可以理解的”。

他進(jìn)一步表示，沒有外界傳的那么夸張，“據(jù)我所知，因?yàn)闆]按時(shí)拿出成果，中間中芯國際給予軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的一些待遇被收回了，但上揚(yáng)科技肯定也要想辦法把相應(yīng)的工作做好做完整，所以出現(xiàn)人員的調(diào)整和地點(diǎn)的調(diào)整是正常的。”

在他看來，中芯國際已經(jīng)確認(rèn)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(gè)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(yuǎn)超老產(chǎn)品8寸線，所以不可能出現(xiàn)將軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)整體解散的事情”。

他認(rèn)為，上揚(yáng)科技遇到的很多問題非常嚴(yán)重，急需時(shí)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(jìn)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(yáng)科技時(shí)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(fù)雜到極點(diǎn)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(shè)備自動化系統(tǒng)EAP、良率管理系統(tǒng)YMS、先進(jìn)過程控制系統(tǒng)APC等數(shù)十種工業(yè)軟件于一身，在半導(dǎo)體代工廠中的應(yīng)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(shí)際上芯片制造大概有500多道工序，我們?nèi)粘Ｋf的光刻機(jī)只是芯片生產(chǎn)中一個(gè)重要的部分而已，一個(gè)芯片生產(chǎn)的復(fù)雜程度是人類工程歷史上的最高峰。

其中，控制每個(gè)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(xué)跟電化學(xué)技術(shù)之上的，很多行為都是介于實(shí)驗(yàn)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(shí)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(xué)雙方知識介入才能完成的，而背后需要控制軟件的精細(xì)程度可想而知。

再加上，哪怕單個(gè)環(huán)節(jié)的良品率達(dá)到99%，但環(huán)節(jié)一多，最終良品率就會低于50%，甚至30%，整個(gè)工廠就沒法運(yùn)營了。所以，現(xiàn)在所有的芯片企業(yè)都在追求小數(shù)點(diǎn)后幾位的良品率，甚至像臺積電，他的每個(gè)步驟都要追尋99%后面4~5個(gè)小數(shù)點(diǎn)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(shè)備的精確調(diào)用，都是CIM軟件平臺負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)的。

關(guān)鍵針對每一個(gè)芯片廠需求和設(shè)備不同、各個(gè)環(huán)節(jié)采用的工具以及工序差異，使得幾乎沒有一個(gè)通用型的CIM軟件可以放之四海而皆準(zhǔn)。一般情況下，CIM是一個(gè)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(jī)，但真正“卡脖子”的環(huán)節(jié)還在光刻機(jī)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(yàn)，國內(nèi)因?yàn)闆]有大批量的芯片生產(chǎn)場所，以前企業(yè)根本就沒有進(jìn)入過這個(gè)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(gè)非常重要的組成部分。

“上揚(yáng)科技就是那時(shí)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(shí)候，CIM系統(tǒng)就是由上揚(yáng)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(yáng)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(rèn)為這也是中芯國際準(zhǔn)備上馬12英寸晶圓生產(chǎn)線時(shí)，繼續(xù)請上揚(yáng)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(yáng)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(fù)雜性遠(yuǎn)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(yáng)軟件的進(jìn)展，“因?yàn)閲鴥?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(yáng)科技在其中是最優(yōu)秀的那一批”。

#02

中芯國際的決心

當(dāng)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(jī)電基本上兩個(gè)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(gè)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(gè)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(jìn)一步介紹，“中芯國際已經(jīng)確認(rèn)的建廠計(jì)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(bào)顯示，中芯國際今年預(yù)計(jì)擴(kuò)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(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)。而12英寸產(chǎn)能的擴(kuò)張主要在北京老廠進(jìn)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(shè)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(dāng)量的52.1萬片/月產(chǎn)能接近。

按照計(jì)劃，這相當(dāng)于中芯國際今年將擴(kuò)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(jià)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(yáng)科技幫忙開發(fā)的CIM系統(tǒng)在起作用”。唐婧認(rèn)為，這種在市場上的靈活度，特別適合中國這個(gè)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(jìn)的制程，也是國內(nèi)唯一將技術(shù)節(jié)點(diǎn)推進(jìn)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(jìn)N+1代、N+2代等先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)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(kuò)充自己的產(chǎn)能。唐婧表示，“此次北京老廠不斷擴(kuò)充12英寸的生產(chǎn)線及復(fù)雜程度頗高，上揚(yáng)科技這么有經(jīng)驗(yàn)都沒按時(shí)完成，很有可能是因?yàn)檫@條線是針對于14納米甚至N+2的技術(shù)實(shí)施的”。

實(shí)際上，14nm節(jié)點(diǎn)遍及被業(yè)界視為IC制造工藝拐點(diǎn)，霸占14nm手藝，意味著中芯起頭進(jìn)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(yīng)用于中高端智妙手機(jī)AP、礦機(jī)芯片、AI芯片等一系列應(yīng)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(jī)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(dú)一區(qū)別在于機(jī)能方面，N+1工藝的提拔較小，市場基準(zhǔn)的機(jī)能提拔應(yīng)是35%”，唐婧表示，這實(shí)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(jìn)步，“通過另一種方式繞開封鎖，實(shí)現(xiàn)高技術(shù)的落地”。

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

截圖來自浦銀國際研報(bào)

#03

國產(chǎn)芯片崛起的新契機(jī)

8月9日，美國政府簽署了《2022年芯片與科學(xué)法案》。

這個(gè)法案的核心是兩個(gè)部分，第1個(gè)是向芯片產(chǎn)業(yè)提供527億美元專項(xiàng)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(gè)是未來5年將投入近1,000億美元的資金，同時(shí)在芯片人工智能機(jī)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(yīng)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(yīng)的資金和提供的補(bǔ)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(shí)際上業(yè)內(nèi)人士看來，反而認(rèn)為這將是中國芯片產(chǎn)業(yè)崛起的一個(gè)新的契機(jī)。

“中國的芯片產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在進(jìn)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(gè)進(jìn)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(rèn)為，美國芯片法案有他考慮的點(diǎn)，但真正對于市場的反應(yīng)，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(gè)法案就要求所有的芯片公司只能在美國設(shè)廠不能在中國設(shè)廠，而且美國的用工土地等等遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中國，就使得芯片企業(yè)預(yù)計(jì)成本會上升30~50%，而這種高價(jià)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(yīng)的技術(shù)、工人的培訓(xùn)等等需要一定的時(shí)間，這就相當(dāng)于市場會有一段的空白期，無形中不光推高了芯片的價(jià)格，同時(shí)也給中國芯片制造企業(yè)以崛起的時(shí)間”。

市場數(shù)據(jù)已經(jīng)說明了這一點(diǎn)。

德邦證券的研報(bào)顯示，上半年中國國內(nèi)芯片制造設(shè)備的國產(chǎn)化率進(jìn)一步提升。報(bào)告顯示，2022年6月國內(nèi)10家主流晶圓廠共開標(biāo)68臺工藝設(shè)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(jì)開標(biāo)548 臺工藝設(shè)備，主要來自華虹無錫（291臺）、上海積塔（210臺）、時(shí)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(shè)備覆蓋面很廣，而且沒有光刻機(jī)這種核心生產(chǎn)設(shè)備，但刻蝕、干法去膠、涂膠顯影、測試、封裝等設(shè)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(shè)備占比超過50%。

李冉覺得，這種局面其實(shí)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(shè)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(fēng)險(xiǎn)也不得不采用國產(chǎn)設(shè)備，這就給了國產(chǎn)廠商發(fā)展的空間和試錯的余量”。

他進(jìn)一步表示，這些環(huán)節(jié)的國產(chǎn)設(shè)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(jìn)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(rèn)證。

對于所有人都關(guān)心的光刻機(jī)，據(jù)李冉了解，上海微電子的28納米光刻機(jī)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(jī)的研制，可能會超過現(xiàn)在的這種模式，去實(shí)現(xiàn)類似的效果”。

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

當(dāng)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。