国产软件“破冰”有望 半导体MES赛道融资火热

上个世纪90年代，在半导体产业高标准过程管理需求下，催生了高度行业化以及定制化的MES制造执行系统，并演化成可集成模式的I-MES制造执行系统套件。

作为改革开放排头兵，我国第一个引进MES的企业是宝钢，20世纪80年代宝钢预见性的引进了MES管理系统，但是经过几年发展，我国MES系统相较于国外仍然处于劣势。

2015年，中国制造业MES迎来了重大战略机遇。为了对标德国的“工业4.0”以及美国的“工业互联网”战略， 中国推出了“中国制造2025”的战略 ，并制定了一系列的技术标准以及从产业政策上进行了大量的引导，MES系统也由单一的生产记录型系统，进化为全方位的企业级执行协同系统。

这三十年的发展，对于国产软件来说，可谓“凛冬”，但 伴随着国产替代和政策扶持浪潮越来越大，国产半导体MES的“破冰号角”即将吹响。

这个时期，国内MES的从业者将迎来巨大发展机会，一批技术储备雄厚的企业实现跨越式发展。同时，云化、低代码的新企业也开始入局， 使得赛道异常火热，竞争更为激烈 。

#赛道火热

半导体MES系统起初是由设备供应商提供的，作为最早一批提供半导体MES的供应商，consilium和Promis利用低廉的价格在当时展开了水深火热的竞争。

但是，后来两家企业均被本身做半导体设备商的应用材料收购。在收购了Consilium和brooks software之后，也让 应用材料成为全球当之无愧的半导体MES霸主 。

进入21世纪后，专门的MES系统提供商开始出现，比如IBM提供了SIView的解决方案。 SIView是目前唯一可以与应用材料一较高下的半导体MES系统 。

而目前，在半导体MES领域，绝大部分12英寸晶圆厂系统几乎被国外厂商所垄断，其中IBM和应用材料两大行业巨头“霸占”了国内80%的市场。

国产半导体MES系统能否从中突围，分获一杯羹，打破IBM和应用材料两大巨头的垄断，无疑对国产芯片制造有着重要的意义。

据了解，半导体制造端的软件主要是CIM软件，而在整个CIM系统中，MES又是核心系统。但是 技术壁垒高、验证时间长是半导体MES系统的特性 ，和半导体设备不同，半导体MES系统在晶圆厂的全产线上是不能有任何偏差，这也造成了半导体MES行业市场份额极为集中，且行业壁垒极高，新玩家很难进入这一市场。

随着晶圆尺寸从4英寸变为6英寸、8英寸、12英寸，芯片性能和制造要求在不断提升，晶圆厂的自动化水平也在不断提升，从人工产线变为半自动产线、自动产线， MES系统对晶圆厂生产越来越重要 。

值得一提的是，今年以来，国内半导体MES企业异军突起，获得资本和市场的高度关注，融资赛道异常火热。

2021年，各半导体MES/CIM领域的国产厂商凭借其专业人才、技术实力获得资本青睐，相继完成大额度融资，实现国产软件自主化。

# 凭实力竞争

上扬软件

成立于2001年的上扬软件，是国内首批专门为半导体、光伏、LED等高 科技 制造业提供MES、CIM等软件产品和解决方案的供应商。目前已拥有4、5、6、8、12寸半导体MES整体解决方案。除了myCIM（MES）以外，上扬软件还提供包括EAP、RMS、APC、FDC、RCM、MDM在内的子系统。

2021年5月，上扬软件完成C1轮融资，获得哈勃资本、兴橙资本、红土善利的投资。此前，上扬软件在2017年就获得了深创投的A轮融资，启动进入半导体高端市场；2019年获得北京屹唐华创、上海物联网的B轮融资，进入8/12寸MES的产品研发。 10月份，上扬软件又完成了由大基金二期领投，中芯聚源、浦东科投等跟投的新一轮数亿元融资。在资金的大力支持下，上扬软件拿下了国内CMOS晶圆代工厂商长光圆辰和存储厂商杭州驰拓的12英寸产线 。

芯享 科技

芯享 科技 成立于2018年，是国内领先的半导体晶圆制造、先进封装厂生产自动化CIM系统解决方案服务商，也是目前国内少数可以为8寸、12寸晶圆制造FAB提供整体自动化咨询与建设的高新技术企业，在半导体封测领域的数个技术方向上也打破了国际CIM厂商垄断，达到了世界先进水平。

芯享 科技 以MES生产执行为核心，通过生产计划等链入企业管理系统，为客户服务员。目前已拥有9家晶圆厂商客户，MES客户包括SK海力士和华虹等。 今年3月，芯享 科技 获得红杉中国、高瓴资本、华登国际联合领投的近亿元A轮融资 。

赛美特

2020年并购成立的赛美特，成功合并了具有多年半导体行业经验积累的“上海特劢丝”“固耀SEMI Integration“和“深圳微迅”三家公司。成立以来，致力于填补国内集成电路制造工业软件领域空白。

赛美特自主研发打造的国产CIM解决方案，涵盖1800多个满足8/12寸晶圆制造厂所需的功能，能够打破国外厂商垄断，是目前国内唯一可支持12寸晶圆全自动化生产的智能制造软件服务商。

2021年5月，赛美特获得5000万元A轮融资。 据了解，目前赛美特在上海成立了专门的MES事业部，其产品目前已用于50余座工厂，客户包括SK海力士、三星、紫光等。

哥瑞利

成立于2007年的哥瑞利，一直专注于打造中国自有的高端半导体智能制造CIM软件，目前已为半导体、面板、光伏、PCB、PCBA、半导体设备等多行业提供了全栈产品线及解决方案。研发服务团队超过300人，拥有21项专利和111项软件著作权（含申请中）。在半导体前道领域，其客户有中芯国际等。 11月12日哥瑞利获得由招商资本、国新风投深圳领投的3亿元新一轮融资 。

值得注意的是，2021年哥瑞利实现了全国产自研的MES在半导体12寸前道晶圆制造全自动化工厂的首次应用，预计在明年交付量产。

除了上述企业，国内其他软件企业也研发了半导体MES产品，比如华磊迅拓、乾元坤和等。但这些企业普遍以第三方开发服务起家，在与专业的半导体MES大厂比较时仍然有行业适配上的差距。

因此， “菜鸡互啄”的时代已经过去，留下来的都是专业选手的竞赛 。

#写在最后

“种一棵树，最好的时候是十年前，其次是现在”。在半导体行业也有一个说法，做半导体要么是20年前，要么是今天。

如今，在大基金、中芯聚源、华登国际、高瓴资本等各类资金的支持下，上扬软件等老牌玩家获得了更大的支持，芯享 科技 等新兴玩家也开始浮现， 国产半导体MES行业发展正步入快车道 。

而如何抓住当前行业快速发展的窗口，在行业增速放缓时，做好研发投入和营收的平衡，将会是国产半导体MES厂商需要面对的挑战。

半导体中钴元素对非金属的影响深远，以半导体为根基的第三次产业革命浪潮在人工智能和大数据的助力下不断引爆，但眼见摩尔定律濒临极限，新材料的革新势必再上一个阶梯。从 1997 年 IBM 以“铜”取代“铝”后，二十年后的今天，属于“钴”的时代在半导体产业正式登场，将挑起产业转折点的跨时代任务！

半导体产业在这几年有不少关键转折点出现，但多半是在晶体管架构、设备技术上，如 3D 立体式鳍式晶体管 FinFET 接棒 2D 平面晶体管架构、 3D NAND 架构取代传统的 2D NAND 技术，这种立体式架构的革新让半导体制程顺利走入 14/16 纳米等高端技术。

另外，荷兰企业 ASML 的 EUV 光刻机即将在 7 纳米工艺技术上实现量产，这些都在半导体行业中都具有跨越时代的意义，值得历史留名，也因为有这些转折点的产生，摩尔定律的生命因此延续。

短短数年，我们经历了 FinFET 、 EUV 光刻机的成功，而半导体产业的下一个转折点其实就在不远处，会是由新材料的革新接棒，“钴”时代即将登场，逐渐终结“钨”和“铜”的时代。

10 纳米和 7 纳米节点进入钴导线时代，设备龙头应材推动产业革命的到来

随着半导体制程朝 10 纳米以下发展，原本以“铜”作为导线材料开始暴露导电速率不足等缺点，让制程工艺技术在 10 纳米、 7 纳米节点上遇到瓶颈，因此半导体大厂和设备大厂纷纷投入新材料研发，突破半导体制程技术的限制。

美国公司应用材料（Applied Materials, Inc）是全球半导体设备龙头，每年投入的研发经费十分可观，也是最早投入以“钴”作为导线材料取代传统“铜”、“钨”的半导体技术大厂之一，现在，这样的产业革命已经即将要落实在商用化芯片，具有划时代的意义！

在 10 纳米、 7 纳米等先进工艺下以“钴”作为导线材料，可以达到导电性能更强、功耗更低，芯片达到体积更小的目标，应材解释，这就是推动“PPAC”（效能 performace、功耗 power、面积 area、成本 cost）不断往前，未来甚至往下做到 5 纳米、 3 纳米工艺节点。

应用材料解释，不像是晶体管的体积越小，效能会越高，在金属镀层的接点和导线上，反而是体积越小，效能越差，如果把导线比喻成吸管，吸管越小是越容易阻塞，因此，导线材料的选择上有三个关键参考点，分别是填满能力、抗阻力、可靠度。

在 30 纳米以上的工艺技术，“铝”在填满、可靠度两方面表现不佳，但“铜”则是十分称职，因此仍扮演很重要的材料。

然进入 20 纳米以下高端工艺后，无论是钨、铝、铜的表现其实都不理想，相较之下，“钴”在填满能力、抗阻力、可靠度三方面是异军突起，尤其在半导体 10 /7 纳米以下的高端技术，“钴”是新一代导线材料之王。

图丨钨铝铜钴的比较

应材分析，晶体管的关键临界尺寸（Critical Dimension）是在 15 纳米左右，意思是到了该尺寸时，钴与铜的性能参数比达到交叉点，而所谓晶体管的关键临界尺寸，与制程技术工艺节点之间的比例约是 2 比 1，意思是，当 15 纳米是使用铜材料的关键临界尺寸极限，放大到制程工艺节点上，瓶颈就是 7 纳米左右。

关于“钨”时代的登场，应材进一步表示，在芯片关键临界尺寸的微缩上，“钨”与“铜”两个金属材料在 10 纳米以下已经无法完成微缩任务，因为其电性在晶体管接点与局部中段金属导线制程上已逼近物理极限，“钨”与“铜”再也无法导入成为接口，这就成为 FinFET 无法发挥完全效能的一大瓶颈。

而“钴”这个金属刚好能消除这个瓶颈，但也需要在制程系统策略上进行变革，随着产业将结构微缩到极端尺寸，这些材料的表现会有所不同，而且必须在原子级上，有系统地进行工程，通常是在真空的条件下进行。

韩国半导体的快速发展是按照循序渐进的方式，引进、合作、自主融合。内部技术与外部技术的整合，是韩国半导体能迅速崛起的一个捷径选择。

现在韩国半导体可谓是辉煌无比，可这辉煌背后又隐藏着什么？

生存现状

如今，韩国共有400多家半导体及相关产品制造企业，主要分为元件、设计、设备、材料四类。

大部分中小企业群由设备及材料企业组成，大约总数在100家左右，他们将生产设备或材料销售给元件企业，并与元件企业合作进行产品的开发。余下300多家主要是部件制造企业，生产相关产品。

构成不平称，存储为主导

韩国半导体产业已形成垄断局势，市场集中度极高，产业的产品构成非常不平衡。

世界半导体市场以非存储型为主，存储型和非存储型半导体的比重为35∶65。韩国半导体市场却是以存储型为主，存储型占到80%以上的比例；非存储型半导体占比，低国产化率也很低只有20%左右，其余80%依靠进口。

存储

三星和SK海力士各居存储器市场第一、二名，营收每年大幅成长。在DRAM、NAND Flash价格下跌的情况下，三星和SK海力士营收仍然维持成长。两企业的营收从2013年459亿美元、2014年541亿美元一路上扬，2015年更是突破600亿美元。

这样难免让人感觉韩国半导体是欣欣向荣，然而，特定少数企业占整体营收90%以上比重是一种很不健康的表现。

试想，若韩国存储行业被别国抢了风头，那韩国的半导体必将颓废下去。不免回想一下日本的发展，成于DRAM败于DRAM，我们可以从上两期《芯片世界地图——日本》清晰的看到这一点。

随着韩国在存储方面的异军突起，日本半导体在DRAM方面倒下了，所以曾经的霸主地位也易主韩国。而韩国存储业面临的最大的威胁就是中国，它指望在存储领域打造其领先位置，现在北京、武汉、晋江等多地开始斥巨资布局存储器芯片研发生产领域。大陆清华紫光集团也间接购并美国NAND Flash业者新帝（SanDisk），致力于进军三星主导的固态硬盘（SSD）市场。

下面看看三星和SK海力士的产品和应用领域。

三星电子（Samsung）

三星电子的半导体生产额位居世界第二位，内存生产额位居世界第一位，是领导全球的综合半导体企业。在内存， 系统半导体领域，三星拥有世界最顶级的生产设备，并在设计、制造、Foundry等各种半导体生产价值链拓展事业。

主营：DRAM、FLASH、eMMC、MCP、ARM CPU、显示驱动IC、CMOS 图像传感器等

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