上扬软件：探路高端半导体MES国产化 半导体制造工厂里的“软实力”

集微 道，“把一个‘不赚钱’的行业做了20年，然后一不小心走到了领航国产智造软件的赛道上。”上扬软件（上海）有限公司（下称“上扬软件”）董事长兼CEO吕凌志博士这么总结过去20年来公司所走过的历程。

现在，这个“不赚钱的行业”开始成为半导体制造迈向智能化的重要一环。一套高效可靠的制造软件就如同一座工厂的中枢神经系统，指挥和控制着整个生产过程，起着降本增效的作用。如果软件瘫痪了，整个Fab厂就停摆了。

上扬软件董事长兼CEO吕凌志博士

工厂制造管理的灵魂：MES直指生产管理痛点

通俗地说，MES软件主要解决的就是工厂“如何生产”的问题，这是一座工厂从人工时代走向自动化、智能化的重要一步。

吕凌志告诉集微 ，目前国内半导体制造企业的智能化水平发展程度不一，从人工为主到全自动化生产的都有，其中4寸线到6寸线以人工为主，8寸以半自动厂为主，12寸基本都是全自动。随着智能制造的不断发展，MES在半导体行业的地位日益重要，尤其在半导体制造领域，日益智能化的工厂对MES系统的需求庞大，12寸无人化工厂对MES的系统稳定性要求严格。

“道理很简单，如果产品出现了问题，你要第一时间知道是哪个环节出问题。而在整个生产过程中会造成晶圆缺陷的原因有很多，可能是环境、设备、工艺问题，也可能是原材料或者是人员因素。”吕凌志解释，最快找到哪个环节出问题，第一时间去优化，才能把缺陷问题降到最低，减少产品的返工率和废品率，其最终目的就是提高良率。Fab厂的良率提高之后，成本自然也就会下降，生产效率也就提高了。

然而，晶圆厂在车间生产制造过程中面临生产过程不透明、现场信息反馈不及时、设备运行状态监控难等诸多痛点，大多数企业渴望加强对生产过程的管理。这些痛点随着半导体制造工艺复杂度的提升进一步加剧。

实际上，8寸、12寸晶圆制造工厂以及先进封测工厂如果缺少制造工业软件就完全无法组织有效的大规模生产。尤其是到了12寸晶圆制造阶段，每一片晶圆要在几百台设备间流转，经过近1000道工序，任何一个环节出差错都会直接影响生产良率和效率。而要确保上千道工序中的人、机、料、法、环协同顺畅并非易事，先进制造工厂对于一套高效可靠的工业制造软件的依赖将越来越大。一定程度上，半导体制造端工业软件系统的优劣将影响半导体工厂的良率控制、成本效益和生产效率，决定了半导体制造企业的订单能力和议价能力，最终决定市场竞争力。

“就像一个忙碌的餐厅里，你不能让桌子空着，客人却在外面排队，这时候指挥者的作用十分关键。”吕凌志做了一个形象的类比。MES系统就是半导体工厂里的“总指挥官”，它的出现直击这些制造生产中的痛点，主要解决的就是通过不同逻辑的流程设定，调度不同批次在设备间流转，从而最大限度地利用生产设备，减少设备空置状态。同时，完成产品生产流程的全面追溯，对生产实时监控，让每一个生产环节可追溯。

具体来看，整个系统通过3条主线发挥作用：第一，把流程控制到位，每一片晶圆的每一个流程都需要正确；第二，把设备控制到位，每个设备在哪个时间做什么事必须严格控制到位；第三，与搬运系统对接，保证设备不闲置。在生产线上，MES系统的每一个执行都必须严格到位。

可以说，MES系统的存在可以成功弥合企业计划层和生产车间设备之间的间隔，直击企业痛点、降低生产周期、减少质量瑕疵、提高工厂效益等。如今在半导体制造端的软件主要有CIM，即计算机集成制造系统，是部署在半导体材料生产、晶圆制造以及封测工厂内部的生命级软件系统。其中，MES最为核心，此外还包括统计过程控制系统（SPC）、设备自动化方案（EAP）、配方管理系统（RMS）、故障检测和分类（FDC）等一系列子系统，可以根据工厂的需求灵活部署。

如何评判MES系统的好坏，可以从3个维度进行评估。一是从应用案例角度，即这款软件用于多少条产线，支撑多大量产能力的产线，使用年限有多久以及客户满意度等；二是从产品竞争力角度，也就是软件功能的完整性和技术的先进性等；三是从公司核心优势角度，核心团队的行业经验和项目团队的执行能力等。

20年坚持深耕走到领航国产智造软件的赛道上

2000年，吕凌志和公司最初的12名员工一起完成了绍兴华越微电子五寸晶圆厂的MES项目开发，这是上扬软件的第一个半导体MES项目。该套系统同年便在华越上线使用，次年又获得了上海新进半导体六寸线的项目。至今这套系统仍在使用，已经服务了20年。这也是中国大陆自主研发的用于晶圆厂流程的第一套MES系统。

和芯片一样，长期以来，在半导体生产管理类软件领域也多为国外大厂垄断，目前世界上绝大多数的半导体制造企业都采用IBM和应用材料（Applied Materials）的MES软件。欧美是工业软件的起源地，也是工业软件最大的市场，由于半导体工业软件需要时间积累，在项目的实施过程中不断完善，国外占据了时间和市场的优势。

而作为各国战略性核心产业的半导体工业，国产自主的需求是全方位的，涉及到大量生产制造信息数据的半导体MES软件的国产化是必由之路，而当前中美贸易摩擦大背景进一步加深了这一“底线思维”。吕凌志笑称他们是“一不小心走到了领航国产智造软件问题的赛道上”，而且目前这个赛道上的玩家并不多，“这并不是因为我们有多聪明或者有独到的远见，其实就是‘坚持’两个字”。

20年来，上扬软件一直坚持做这一件事。如今，在国内4寸到12寸的前道晶圆制造、封装以及材料厂中，都可以看到上扬软件的身影。现在上扬软件的MES已经能够支撑8寸线7万片/月的产能（未来可支持10万片/月）、6寸线20余万片/月的产能。

目前，上扬软件服务于半导体生产的全过程，包括半导体衬底材料、前道晶圆制造、后道封装测试等，为半导体制造企业除了提供CIM整体解决方案外，即MES、SPC、EAP、RMS、FDC和MDM等系统，也为这些企业提供各种定制系统开发和人力外包服务，以及各类非产品化的其它系统，如iFAB等。采用上扬软件产品和服务的众多国内外半导体制造企业包括中芯国际、长电、华虹集团、联电、格科微电子、歌尔等行业头部企业。

高端半导体MES国产化指日可待

从0到1固然艰难，但要更进一步向高端半导体MES的迈进，则需要天时地利人和的机缘，在那之前最需要做的就是“坚持”。

2019年，上扬软件自主研发的半导体全自动化MES整体解决方案myCIM 4.0的上线具有里程碑意义，这填补了12寸半导体产线MES系统国产化的空白，使上扬软件成为国内率先拥有自主知识产权的半导体全自动化CIM软件方案的软件公司。

12寸产线前道晶圆制造最难，上扬软件坚持了20年才终于走到可以实现12寸量产的机会。吕凌志用“半导体工业软件的珠峰”来形容这一难度，这不仅仅是技术上的难度，12寸线MES系统研发和迭代需要投入巨大人力，而一直以来国外软件在半导体制造领域占领中高端市场，尤其是高端市场几乎是垄断局面，以往国内厂商连试错的机会都很难有。因为软件开发出来只是万里长征的一小步，还要经过项目不断地试错，不断地积累经验值，最后才能成为一款应用于量产线的成熟软件产品。

而当下复杂的国际局势等风险因素则促成了国内厂商向高端MES量产冲击的机会。据了解，上扬软件已经接到国内12寸的项目，而且在今年年初的项目初步验收中，整体测试效果达到预计目标。另外，目前公司正处于C轮融资的尾声，此次融资主要用于12寸半导体量产线MES系统myCIM 4.0的持续研发；此前，公司还分别获得过深创投、新微资本、屹唐华创的战略融资。在中长期战略方面，吕凌志表示，公司将为高科技制造业提供高端MES、EAP集成解决方案，为半自动化、全自动化产线打造软硬件协同平台，最终与产业上下游生态对接，实现全方位的智能制造。

“12寸项目已经在往量产走。”吕凌志说，“去年我们在山脚下，今年已经到半山腰了。”但是，吕凌志觉得，即便登上了山顶，还会有另一座高山需要去攀登，做半导体工业软件需要具有锲而不舍的精神，秉承坚定的长期主义者思维。