前言

CIM是英文Computer Integrated Manufacturing的缩写，直译就是计算机集成制造。CIM的概念最早是由美国学者哈林顿博士提出的，其基本出发点是：

1） 企业的各种生产经营活动是不可分割的，要统一考虑；

2）整个生产制造过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程。

CIM对现代工业非常重要，是利用电脑、网络及通讯等信息科技，整合与管理制造过程中的所有活动的系统。它并不是一个产品，而一种观念与精神，其主要目的在于将工厂内部各个独立的自动化系统加以整合，以发挥整体的效益，避免形成所谓的自动化孤岛。

本文主要讨论CIM系统在半导体制造中的应用，CIM体系庞大且复杂，半导体CIM系统就是其中比较复杂且重要的分类。

什么是半导体CIM系统

众所周知，EDA是芯片设计必不可少的工业软件，而半导体CIM系统则被称为芯片制造的EDA，和EDA一样也曾被国外巨头垄断多年，比如IBM和应用材料早期借助技术和设备产业优势占领了CIM系统大部分市场。

CIM是芯片生产制造的大脑，可以简单地将它理解为制造相关工业软件的集合体。它覆盖了芯片生产的整个生命周期，由 MES（生产执行系统）、EAP（设备自动化系统）、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）、RTD（FAB 实时派工系统）、MCS（物料传输控制系统）等数十种软件系统组成。后续将会详细介绍各系统，敬请期待和关注。

技术应用与发展历程

半导体CIM系统自20世纪80年代起逐步发展，最初用于提高生产效率和优化制造流程。进入20世纪后，半导体CIM系统发展迅速，尤其是集成了更高级的数据分析和生产自动化功能。近年来，随着大数据和人工智能技术的发展，半导体CIM系统继续演进，集成更多先进技术，如机器学习和大模型等新兴技术，以适应日益复杂和高速的制造需求。

以上是某平台调查研究结果，有CIM系统使得传统半导体制造业突破另一级别，以上统计还是稍微保守的，CIM系统对芯片制造的贡献举足轻重，尤其是对现在主流的12寸半导体厂，都是全自动化运行，Fab（半导体厂）里面都是很少人的，CIM系统更是不可或缺。甚至一旦CIM系统的关键部分出现问题，整个Fab都要面临停产窘境。

上图是阿拉巴马大学伯明翰分校关于半导体CIM系统的研究部分，CIM系统极大提高了对芯片制造的机台的利用率，芯片制造的机台价格都是十分昂贵的，尤其是光刻机，因此如何榨干机台的价值也是Fab的工作重点之一，而在这过程中CIM系统发挥十分重要的作用，例如24小时帮助生产自动化的MES和EAP系统，自动搬运货物的MCS系统，提高良率和生产效率的APC系统和FDC系统等等。

与传统软件不一样，由于芯片制造涉及成百道工序，涵盖了炉管，清洗，光刻、蚀刻、离子注入、沉积、化学机械研磨化以及量测的各个阶段，场景复杂且容错率低，因此半导体CIM系统的研发不仅要求有强大的软件实力，而且需要有与半导体工艺匹配的know-how实力，对芯片制造的各个环节有深刻的理解。

国际市场分析

行业特殊性导致了研发成本和投入时间非常长，并且由于行业技术壁垒比较高，加上半导体工厂追求稳定性，所以早期入场的巨头占领大多数市场，后来者入局需要付出巨大努力。

早期的半导体CIM市场由国外头部玩家垄断，美国应用材料、IBM两家公司占全球80%以上的市场份额。

半导体CIM系统复杂，种类繁多，早先入场的巨头们并不是从零开始研发的，而是通过收购完成业务扩展，巩固了在业界的龙头地位。

以应用材料为例，应用材料是领先的半导体设备和服务供应商， 硬件起家的应用材料通过大量收购CIM系统头部企业，并实行“软件+硬件”捆绑销售形式，完成了行业垄断。

国内市场分析

相比国外，国内的半导体产业发展较晚，加上巨头对CIM系统的垄断，对于芯片制造的晶圆厂来说对CIM系统的稳定性很重要，所以对CIM系统的选择很谨慎，早期它们更愿意选择技术更成熟的国外企业。

然后由于近几年美国对中国半导体企业的制裁给国内企业敲醒了警钟，加上国家对半导体和工业软件的扶持，半导体CIM系统国产化也逐渐提上日程，辩证来看，这对CIM系统的发展来说是件好事。

在半导体CIM系统领域国内比较优秀的企业有上扬软件，赛美特，芯享科技，喆塔科技，格创东智等等，近年来国家的支持以及资本的入场青睐，使得CIM系统行业蓬勃发展，让CIM系统发展壮大的同时也能够将实力扩展到面板，电子和汽车制造行业。

中国半导体CIM市场规模趋势及预测分析图

图表显示了2020年至2025年中国半导体CIM系统市场规模的增长趋势，市场规模从2020年的约35亿元人民币增长到2025年的预计100亿元人民币。

得益于国内半导体行业的发展和国产化替代的进行，未来国内的半导体CIM系统将会发展得越来越好，逐步在各细分领域追赶甚至超越国外巨头。

另外，珠玉在前，国外半导体CIM系统的发展经验也值得我们借鉴，半导体CIM系统是很复杂的，涉及的系统较多，对于企业来说掌握多种类的系统更有竞争力，然而单独靠自己是需要时间的，可以学习应用材料和IBM，通过并购行业内某一细分领域较为突出的公司来扩展自己的领域，后续再持续研发提高自己的实力。

格创东智就是一个优秀的例子。格创东智是脱胎于TCL的CIM系统新兴企业，近年来格创东智通过收购飞迅特的EAP业务，新制科技的RTD软件，耘德公司和睿新库智能公司的AMHS业务，慢慢融入自己的产业体系，形成了强大的竞争力。

应用前景

半导体是现代科技发展的基石，尤其是近年来人工智能的蓬勃发展更是让半导体产业焕发第二春。与此同时，与半导体制造密切相关的半导体CIM系统也能得到快速发展。

半导体CIM系统的市场规模和增长率预测分析图

上图展示了2023-2028年计算机集成制造系统（CIM）在半导体及先进制造领域的市场规模和增长率的假设数据趋势：

• 蓝色柱状图：显示了市场规模（以十亿美元计），预计从2023年的50亿美元增长到2028年的83亿美元。

• 橙色折线图：显示了市场年增长率，预计在2024年至2028年之间保持10%-12%的高增长率。

图表清晰地反映了CIM系统市场的持续增长趋势，受益于半导体行业技术的不断进步和全球制造能力的扩张。

国内不错的行业前景提供了国内半导体CIM系统成长的养料，同时，为了更好地发展应该把握以下行业趋势：

- 融合先进的AI技术。AI是未来的趋势，也是半导体CIM系统的助燃剂，传统的CIM系统已经慢慢不能满足现在的生产制造要求，引进AI技术可以使得CIM系统朝着智能化方向发展，在良率分析和提升，生产效率提升，优化生产计划等方面得到更大的进步。

- 集成化与模块化。为应对半导体制造中日益增长的复杂性，半导体CIM系统应当往集成化和模块化方向发展。半导体CIM系统通过整合设计、制造、测试等各个环境，实现数据流和控制流的无缝对接，提高了数据一致性、可访问性，同时增强跨部门和跨地域的协作能力；模块化设计则提供了更大的灵活性和可扩展性，允许企业根据自身特定需求选择和定制软件功能。

- 引进云计算和大数据技术。随着半导体制造工艺的日益复杂，对数据的实时分析和处理需求的日益增长，云服务提供了弹性的计算资源和存储能力，使得CIM系统能够处理和分析海量的生产数据，从而优化生产流程和提高产品质量。由于半导体企业对信息安全保密的高要求性，把服务建在公有云不太现实，可以考虑自建私有云的方式。

- 重视研发和人才培养。半导体CIM系统复杂，为了与时俱进更要加大研发，只有与制造产业紧密贴近，持续改善，理解用户痛点才能打造强大的CIM系统。另外，由于半导体CIM系统不仅要求工程师有软件的开发能力，也要熟悉半导体工艺，所以这方面人才是很稀缺的，因此要重视人才培养和提高待遇，留得住人才。

总结

半导体CIM系统在芯片制造过程中发挥不可替代的作用，是EDA级别的重要系统，因此芯片制造的晶圆厂应当重视CIM系统的应用和内部研发，CIM系统企业好好把握时代机遇和注重技术研发，相信未来行业内也会有中国企业响亮的名字。